Asal usul kehidupan di Bumi adalah salah satu yang paling sulit dan pada saat yang sama relevan dan minat Tanyakan dalam ilmu alam modern.
Bumi mungkin terbentuk 4,5-5 miliar tahun yang lalu dari awan raksasa debu luar angkasa. partikel yang dikompresi menjadi bola panas. Uap air dilepaskan darinya ke atmosfer, dan air jatuh dari atmosfer ke Bumi yang mendingin secara perlahan selama jutaan tahun dalam bentuk hujan. Di relung-relung permukaan bumi, Samudera prasejarah terbentuk. Di dalamnya, sekitar 3,8 miliar tahun yang lalu, kehidupan asli lahir.
Asal usul kehidupan di bumi
Bagaimana planet itu sendiri muncul dan bagaimana lautan muncul di atasnya? Ada satu teori yang diterima secara luas tentang ini. Sesuai dengan itu, Bumi terbentuk dari awan debu kosmik yang mengandung semua yang dikenal di alam unsur kimia, yang dikompresi menjadi bola. Uap air panas keluar dari permukaan bola merah-panas ini, menyelimutinya dalam tutupan awan yang terus menerus.Uap air di awan perlahan-lahan mendingin dan berubah menjadi air, yang jatuh dalam bentuk hujan terus menerus yang melimpah di atas yang masih panas, terbakar. Bumi. Di permukaannya, ia kembali berubah menjadi uap air dan kembali ke atmosfer. Selama jutaan tahun, Bumi secara bertahap kehilangan begitu banyak panas sehingga permukaan cairnya mulai mengeras saat mendingin. Ini adalah bagaimana kerak bumi terbentuk.
Jutaan tahun telah berlalu, dan suhu permukaan bumi semakin turun. Air badai berhenti menguap dan mulai mengalir ke genangan air besar. Maka dimulailah efek air pada permukaan bumi. Dan kemudian, karena penurunan suhu, terjadilah banjir yang nyata. Air yang sebelumnya menguap ke atmosfer dan berubah menjadi bagian penyusun, terus menerus turun ke Bumi, hujan deras turun dari awan dengan guntur dan kilat.
Sedikit demi sedikit, di bagian terdalam permukaan bumi, air menumpuk, yang tidak lagi punya waktu untuk menguap sepenuhnya. Ada begitu banyak sehingga secara bertahap Samudra prasejarah terbentuk di planet ini. Petir memotong langit. Tapi tidak ada yang melihatnya. Belum ada kehidupan di Bumi. Hujan yang terus menerus mulai membasuh pegunungan. Air mengalir dari mereka dalam aliran yang bising dan sungai yang penuh badai. Selama jutaan tahun, aliran air telah sangat merusak permukaan bumi dan di beberapa tempat muncul lembah. Kandungan air di atmosfer semakin berkurang, dan semakin menumpuk di permukaan planet.
Tutupan awan terus menerus menjadi lebih tipis, sampai suatu hari sinar matahari pertama menyentuh Bumi. Hujan terus-menerus berakhir. Paling daratan tertutup Samudera prasejarah. Dari lapisan atasnya, air menghanyutkan sejumlah besar mineral larut dan garam yang jatuh ke laut. Air darinya terus-menerus menguap, membentuk awan, dan garam mengendap, dan seiring waktu terjadi salinisasi air laut secara bertahap. Rupanya, di bawah beberapa kondisi yang ada di zaman kuno, zat terbentuk dari mana bentuk kristal khusus muncul. Mereka tumbuh, seperti semua kristal, dan memunculkan kristal baru, yang melekatkan lebih banyak zat baru pada diri mereka sendiri.
Sinar matahari dan kemungkinan pelepasan listrik yang sangat kuat menjadi sumber energi dalam proses ini. Mungkin penghuni pertama Bumi lahir dari unsur-unsur seperti itu - prokariota, organisme tanpa nukleus yang terbentuk, mirip dengan bakteri modern. Mereka adalah anaerob, yaitu mereka tidak menggunakan oksigen bebas untuk respirasi, yang belum ada di atmosfer pada waktu itu. Mereka berfungsi sebagai sumber makanan senyawa organik yang muncul di Bumi yang masih tak bernyawa sebagai akibat dari paparan radiasi ultraviolet dari Matahari, pelepasan petir dan panas dari letusan gunung berapi.
Kehidupan kemudian ada dalam lapisan bakteri tipis di dasar reservoir dan di tempat-tempat lembab. Era perkembangan kehidupan ini disebut Archean. Dari bakteri, dan mungkin dengan cara yang sepenuhnya independen, organisme uniseluler kecil juga muncul - protozoa tertua.
Seperti apa bumi primitif itu?
Maju cepat ke 4 miliar tahun yang lalu. Atmosfer tidak mengandung oksigen bebas, hanya dalam komposisi oksida. Hampir tidak ada suara, kecuali siulan angin, desisan air yang meletus dengan lava dan tumbukan meteorit di permukaan bumi. Tidak ada tumbuhan, tidak ada hewan, tidak ada bakteri. Mungkin seperti inikah rupa bumi ketika kehidupan muncul di atasnya? Meskipun masalah ini telah menjadi perhatian banyak peneliti sejak lama, pendapat mereka tentang masalah ini sangat berbeda. Kondisi di Bumi pada waktu itu dapat dibuktikan dengan batuan, tetapi mereka telah lama hancur sebagai akibat dari proses geologis dan pergerakan kerak bumi.
Teori tentang asal usul kehidupan di Bumi
Dalam artikel ini, kita akan membahas secara singkat beberapa hipotesis tentang asal usul kehidupan, yang mencerminkan modern ide-ide ilmiah. Menurut Stanley Miller, seorang spesialis terkenal di bidang asal usul kehidupan, seseorang dapat berbicara tentang asal usul kehidupan dan awal evolusinya dari saat molekul organik mengatur dirinya sendiri menjadi struktur yang dapat mereproduksi dirinya sendiri. Tapi ini menimbulkan pertanyaan lain: bagaimana molekul-molekul ini muncul; mengapa mereka dapat mereproduksi diri mereka sendiri dan berkumpul menjadi struktur yang memunculkan organisme hidup; apa syarat untuk ini?
Ada beberapa teori tentang asal usul kehidupan di Bumi. Misalnya, salah satu hipotesis lama mengatakan bahwa itu dibawa ke Bumi dari luar angkasa, tetapi tidak ada bukti konklusif untuk ini. Selain itu, kehidupan yang kita ketahui secara mengejutkan diadaptasi untuk ada tepatnya di kondisi duniawi, jadi jika itu berasal dari luar Bumi, maka di planet ini tipe bumi. Sebagian besar ilmuwan modern percaya bahwa kehidupan berasal dari Bumi, di lautannya.
Teori biogenesis
Dalam perkembangan ajaran tentang asal usul kehidupan, tempat penting ditempati oleh teori biogenesis - asal usul makhluk hidup hanya dari yang hidup. Tetapi banyak yang menganggapnya tidak dapat dipertahankan, karena pada dasarnya menentang yang hidup dengan yang mati dan menegaskan gagasan tentang keabadian kehidupan yang ditolak oleh sains. Abiogenesis - gagasan asal usul makhluk hidup dari benda mati - hipotesis awal teori modern asal usul kehidupan. Pada tahun 1924, ahli biokimia terkenal A. I. Oparin menyarankan itu dengan kuat pelepasan listrik di atmosfer bumi, yang 4-4,5 miliar tahun yang lalu terdiri dari amonia, metana, karbon dioksida dan uap air, senyawa organik paling sederhana yang diperlukan untuk munculnya kehidupan dapat muncul. Prediksi Akademisi Oparin menjadi kenyataan. Pada tahun 1955 penjelajah Amerika S. Miller, melewatkan muatan listrik melalui campuran gas dan uap, menerima yang paling sederhana asam lemak, urea, asetat dan asam format dan beberapa asam amino. Jadi, pada pertengahan abad ke-20, sintesis abiogenik dari zat-zat seperti protein dan zat-zat organik lainnya dilakukan secara eksperimental di bawah kondisi-kondisi yang mereproduksi kondisi-kondisi Bumi primitif.
teori panspermia
Teori panspermia adalah kemungkinan transfer senyawa organik, spora mikroorganisme dari satu tubuh kosmik ke yang lain. Tapi itu sama sekali tidak memberikan jawaban atas pertanyaan, bagaimana kehidupan berasal dari Semesta? Ada kebutuhan untuk membenarkan munculnya kehidupan pada titik itu di Alam Semesta, yang menurut teori usianya dentuman Besar, terbatas pada 12-14 miliar tahun. Sampai sekarang pun belum ada partikel dasar. Dan jika tidak ada inti dan elektron, tidak ada zat kimia. Kemudian, dalam beberapa menit, proton, neutron, elektron muncul, dan materi memasuki jalur evolusi.
Teori ini didasarkan pada beberapa penampakan UFO, ukiran batu hal-hal yang terlihat seperti roket dan "astronot", dan laporan dugaan pertemuan dengan alien. Saat mempelajari bahan meteorit dan komet, banyak "pendahulu kehidupan" ditemukan di dalamnya - zat seperti sianogen, asam hidrosianat dan senyawa organik, yang mungkin berperan sebagai "benih" yang jatuh di bumi yang gundul.
Pendukung hipotesis ini adalah pemenang Penghargaan Nobel F. Creek, L. Orgel. F. Crick berdasarkan dua bukti tidak langsung: universalitas kode genetik: diperlukan untuk metabolisme normal semua makhluk hidup molibdenum, yang sekarang sangat langka di planet ini.
Asal usul kehidupan di Bumi tidak mungkin tanpa meteorit dan komet
Peneliti di Texas Tech University, setelah menganalisis volume yang sangat besar informasi yang dikumpulkan, mengajukan teori tentang bagaimana kehidupan bisa terbentuk di Bumi. Ilmuwan yakin bahwa kemunculan bentuk awal hidup paling sederhana di planet kita tidak mungkin tanpa partisipasi komet dan meteorit yang jatuh di atasnya. Peneliti membagikan karyanya pada pertemuan tahunan ke-125 Geological Society of America, yang diadakan pada 31 Oktober di Denver, Colorado.
Penulis karya, profesor geosains di Texas universitas teknologi(TTU) dan kurator museum paleontologi di universitas, Sankar Chatterjee mengatakan bahwa dia sampai pada kesimpulan ini setelah menganalisis informasi tentang awal sejarah geologi planet kita dan membandingkan data ini dengan berbagai teori evolusi kimia.
Pakar percaya bahwa pendekatan ini memungkinkan kita untuk menjelaskan salah satu periode yang paling tersembunyi dan tidak sepenuhnya dipahami dalam sejarah planet kita. Menurut banyak ahli geologi, sebagian besar "pemboman" ruang angkasa yang melibatkan komet dan meteorit terjadi pada waktu sekitar 4 miliar tahun yang lalu. Chatterjee percaya bahwa kehidupan paling awal di Bumi terbentuk di kawah yang ditinggalkan oleh dampak meteorit dan komet. Dan kemungkinan besar ini terjadi selama Pengeboman Berat Akhir (3,8-4,1 miliar tahun yang lalu), ketika tabrakan kecil benda luar angkasa dengan planet kita telah meningkat secara dramatis. Saat itu, ada beberapa ribu kasus komet yang jatuh sekaligus. Menariknya, teori ini secara tidak langsung didukung oleh Model Nice. Menurutnya, jumlah sebenarnya komet dan meteorit yang seharusnya jatuh ke Bumi pada waktu itu sesuai dengan jumlah sebenarnya kawah di Bulan, yang pada gilirannya merupakan semacam perisai bagi planet kita dan tidak memungkinkan pemboman tanpa akhir. untuk menghancurkannya.
Beberapa ilmuwan berpendapat bahwa hasil pemboman ini adalah kolonisasi kehidupan di lautan Bumi. Pada saat yang sama, beberapa penelitian tentang topik ini menunjukkan bahwa planet kita memiliki lebih banyak persediaan air dari yang seharusnya. Dan surplus ini dikaitkan dengan komet yang terbang ke kita dari Awan Oort, mungkin terletak di satu tahun cahaya dari kami.
Chatterjee menunjukkan bahwa kawah yang terbentuk oleh tabrakan ini diisi dengan air yang meleleh dari komet itu sendiri, serta bahan kimia yang diperlukan untuk pembentukan organisme paling sederhana. Pada saat yang sama, ilmuwan percaya bahwa tempat-tempat di mana kehidupan tidak muncul bahkan setelah pemboman seperti itu ternyata tidak cocok untuk ini.
“Ketika Bumi terbentuk sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu, itu sama sekali tidak cocok untuk kemunculan organisme hidup di atasnya. Itu adalah kuali gunung berapi yang benar-benar mendidih, gas panas beracun dan meteorit yang terus-menerus jatuh di atasnya, ”tulis jurnal online AstroBiology, merujuk pada ilmuwan.
“Dan setelah satu miliar tahun, itu menjadi planet yang tenang dan tenang, kaya akan cadangan air yang sangat besar, yang dihuni oleh berbagai perwakilan kehidupan mikroba - nenek moyang semua makhluk hidup."
Kehidupan di Bumi bisa saja berasal dari tanah liat
Sekelompok ilmuwan yang dipimpin oleh Dan Luo dari Cornell University mengajukan hipotesis bahwa tanah liat biasa dapat berfungsi sebagai konsentrator untuk biomolekul paling kuno.
Awalnya, para peneliti tidak peduli dengan masalah asal usul kehidupan - mereka mencari cara untuk meningkatkan efisiensi sistem sintesis protein bebas sel. Alih-alih membiarkan DNA dan protein pendukungnya mengapung bebas dalam campuran reaksi, para ilmuwan mencoba memaksa mereka menjadi partikel hidrogel. Hidrogel ini, seperti spons, menyerap campuran reaksi, menyerap molekul yang diperlukan, dan sebagai hasilnya, semua komponen yang diperlukan terkunci dalam volume kecil - seperti yang terjadi di dalam sel.
Penulis penelitian kemudian mencoba menggunakan tanah liat sebagai pengganti hidrogel yang murah. Partikel tanah liat ternyata mirip dengan partikel hidrogel, menjadi semacam mikroreaktor untuk berinteraksi biomolekul.
Setelah menerima hasil seperti itu, para ilmuwan tidak bisa tidak mengingat masalah asal usul kehidupan. Partikel tanah liat, dengan kemampuannya untuk menyerap biomolekul, sebenarnya dapat berfungsi sebagai bioreaktor pertama untuk biomolekul pertama sebelum mereka memiliki membran. Hipotesis ini juga didukung oleh fakta bahwa pencucian silikat dan mineral lain dari batuan dengan pembentukan tanah liat dimulai, menurut perkiraan geologis, tepat sebelum, menurut ahli biologi, biomolekul paling kuno mulai bergabung menjadi sel proto.
Dalam air, atau lebih tepatnya dalam larutan, sedikit yang bisa terjadi, karena proses dalam larutan benar-benar kacau, dan semua senyawa sangat tidak stabil. Tanah liat ilmu pengetahuan modern- lebih tepatnya, permukaan partikel mineral lempung - dianggap sebagai matriks tempat polimer primer dapat terbentuk. Tapi ini juga hanya salah satu dari banyak hipotesis, yang masing-masing memiliki kekuatan dan sisi lemah. Tetapi untuk mensimulasikan asal usul kehidupan dalam skala penuh, seseorang harus benar-benar Tuhan. Meskipun di Barat saat ini sudah ada artikel dengan judul "Konstruksi Sel" atau "Pemodelan Sel". Misalnya, salah satu peraih Nobel terakhir, James Szostak, sekarang secara aktif berusaha menciptakan model sel yang efektif yang bereproduksi sendiri, mereproduksi jenisnya sendiri.
Air adalah bagian yang tidak terpisahkan tubuh makhluk hidup. Darah, otot, lemak, otak bahkan tulang mengandung air dalam jumlah yang banyak. Biasanya air membentuk 65-75% dari berat tubuh organisme hidup. Tubuh beberapa hewan laut, seperti ubur-ubur, bahkan mengandung 97-98% air. Semua proses yang terjadi dalam tubuh hewan dan tumbuhan hanya terjadi dengan partisipasi larutan air. Hidup tidak mungkin tanpa air.
Perhatian pertama dari organisme yang muncul adalah nutrisi. Menemukan makanan di darat jauh lebih sulit daripada di laut. Tanaman darat membutuhkan akar yang panjang untuk mengekstrak air dan nutrisi terlarut di dalamnya. Hewan mencari nafkah dengan susah payah. Hal lain di laut. larut dalam air laut yang asin nutrisi. Dengan demikian, tanaman laut dikelilingi di semua sisi oleh larutan nutrisi dan mudah menyerapnya.
Sama pentingnya bagi tubuh untuk mempertahankan tubuhnya di luar angkasa. Di darat, ini adalah tugas yang sangat sulit. Lingkungan udara sangat jarang. Untuk tetap di tanah, Anda harus memiliki perangkat khusus - anggota badan yang kuat atau akar yang kuat. Di darat, hewan terbesar adalah gajah. Tapi paus 40 kali lebih berat dari gajah. Jika hewan sebesar itu mulai bergerak di darat, maka ia akan mati begitu saja, tidak mampu menahan beratnya sendiri. Baik kulit tebal maupun tulang rusuk besar tidak akan cukup menopang bangkai seberat 100 ton ini. Air adalah masalah yang sama sekali berbeda. Semua orang tahu bahwa di dalam air Anda dapat dengan mudah mengangkat batu yang berat, yang di darat Anda hampir tidak bisa bergerak. Hal ini terjadi karena setiap benda di dalam air kehilangan beratnya sebanyak berat air yang dipindahkan olehnya. Itulah sebabnya paus harus mengeluarkan upaya 10 kali lebih sedikit untuk bergerak di air daripada yang dibutuhkan raksasa ini di darat. Tubuhnya, didukung oleh air dari semua sisi, memperoleh daya apung yang lebih besar, dan paus, meskipun beratnya sangat besar, dapat kecepatan tinggi mengatasi jarak yang jauh. Tumbuhan terbesar juga hidup di laut. Algae macrocystis panjangnya mencapai 150-200 meter. Di bumi, raksasa seperti itu jarang ditemukan bahkan di antara pepohonan. Air mendukung sejumlah besar ganggang ini. Untuk menempel ke tanah, tidak membutuhkan akar yang kuat, seperti tanaman tanah.
Selain itu, suhu di laut lebih konstan daripada di udara. Dan ini sangat penting, karena Anda tidak perlu mencari perlindungan dari dingin di musim dingin dan dari panas di musim panas. Di darat, perbedaan suhu udara di musim dingin dan musim panas mencapai 80-90 derajat di beberapa daerah. Di sejumlah tempat di Siberia, suhu di musim panas mencapai 35-40 derajat, dan di musim dingin ada salju 50-55 derajat. Di air, perbedaan suhu musiman biasanya tidak melebihi 20 derajat. Untuk melindungi diri dari dingin, hewan darat ditutupi oleh musim dingin dengan bulu halus, lapisan lemak subkutan, dan hibernasi di sarang dan liang selama musim dingin. Sulit bagi tanaman untuk mengatasi tanah yang membeku. Itulah sebabnya, di musim dingin yang sangat dingin, burung, hewan, dan hewan darat lainnya mati secara massal, serta pohon-pohon mati membeku.
Kirim karya bagus Anda di basis pengetahuan sederhana. Gunakan formulir di bawah ini
Mahasiswa, mahasiswa pascasarjana, ilmuwan muda yang menggunakan basis pengetahuan dalam studi dan pekerjaan mereka akan sangat berterima kasih kepada Anda.
Di-host di http://www.allbest.ru/
Asal usul kehidupan dipanasair
1. Kehidupan di Bumi bisa saja berasal dari danau vulkanik
Sel-sel hidup primitif pertama dapat muncul di perairan danau segar, yang dipanaskan dan dijenuhkan dengan unsur-unsur mikro oleh mata air panas bumi prasejarah. Hal ini dinyatakan oleh ilmuwan Rusia dan Amerika dalam sebuah artikel yang diterbitkan dalam jurnal Proceedings of Nasional Akademi Ilmu Pengetahuan. Sebagian besar ahli geologi dan ahli biologi evolusi percaya bahwa kehidupan di Bumi dalam bentuk modernnya berasal dari perairan samudra utama, yang menutupi hampir seluruh permukaan planet ini. Diyakini bahwa lautan ini adalah kaldu asam amino yang kental dan "bahan pembangun kehidupan" lainnya, dari mana sel-sel hidup pertama kali muncul. Sekelompok ahli geologi dan ahli biologi evolusi yang dipimpin oleh penduduk asli Rusia, Evgeny Kunin dari Institut Nasional kesehatan di kota Bethesda (AS) ditawarkan argumen baru mendukung teori alternatif- asal usul kehidupan di danau air tawar, yang airnya menerima uap dan air panas dari sumber panas bumi. Dalam beberapa tahun terakhir, ada banyak bukti bahwa aktivitas gunung berapi dan proses panas bumi lainnya telah memainkan peran peran penting dalam asal usul kehidupan. Jadi, pada Februari 2010, ahli geologi Inggris dan Jerman mengusulkan teori baru tentang asal usul kehidupan, yang menurutnya sel pertama muncul di mulut gunung berapi bawah laut dan baru kemudian menghuni seluruh lautan. Pada Oktober 2011, sekelompok ilmuwan lain menemukan bukti ini di deposit purba batu di tanah hijau. Kunin dan rekan-rekannya "memindahkan" gunung berapi dari perairan laut primer "asin" ke danau air tawar di petak-petak tanah yang ada di sejarah awal Bumi, membandingkan komposisi kimia sel dengan seperangkat elemen di perairan danau panas bumi modern. Dalam studi mereka, penulis artikel menyarankan bahwa sel-sel primer seharusnya berkembang di area yang paling tidak berbeda dari mereka dalam komposisi kimia. Dari sudut pandang ini, air laut bukanlah lingkungan yang ideal untuk pengembangan kehidupan - konsentrasi natrium, kalium, mangan, seng, dan ion dari bioelemen penting lainnya di dalamnya berbeda secara signifikan dari yang seluler. Bahkan mikroorganisme paling primitif pun memiliki sistem kompleks "pompa" khusus yang mencegah sitoplasma bercampur dengan air laut. Tidak mungkin pertahanan seperti itu sudah ada di sel proto pertama. Para ilmuwan membandingkan komposisi kimia sitoplasma dalam sel banyak organisme modern dan diturunkan konsentrasi "rata-rata" asam amino, logam biologis penting, dan zat lainnya. Mereka kemudian membandingkannya dengan profil mikronutrien khas di lautan saat ini, perkiraan komposisi lautan purba, dan air di danau panas bumi saat ini. Ternyata danau vulkanik adalah "tempat lahir" yang paling menguntungkan bagi asal usul kehidupan. Seperti yang dicatat Kunin dan rekan-rekannya, hanya di perairan mereka saja kondisi yang menguntungkan untuk pembentukan struktur protein dasar dan molekul penting lainnya yang membentuk dasar sel. Menurut para ilmuwan, danau seperti itu dapat terbentuk sebagai hasil interaksi air yang masuk ke Bumi bersama dengan meteorit dan batu panas di kedalaman. Air selama perjalanannya dari permukaan ke lapisan dalam "mengumpulkan" kalium, natrium, dan elemen penting lainnya dan kembali bersama mereka dalam bentuk uap panas bumi, yang disimpan di danau. Seperti yang diyakini para ahli geologi, kondisi seperti itu bisa ada secara stabil selama jutaan tahun, yang memberi peluang besar bagi kehidupan untuk muncul. Kesimpulan para ilmuwan dikonfirmasi oleh fakta bahwa komposisi kimia yang serupa adalah karakteristik perairan sumber panas bumi di sekitar gunung berapi Mutnovsky di Kamchatka.
2. Evolusi kimia
Evolusi kimia atau evolusi prebiotik - tahap yang mendahului munculnya kehidupan, di mana zat organik prebiotik muncul bukan molekul organik di bawah pengaruh energi eksternal dan faktor seleksi dan karena penyebaran proses pengorganisasian diri yang merupakan karakteristik setiap orang secara relatif sistem yang kompleks, yang tidak diragukan lagi adalah semua molekul yang mengandung karbon. Juga, istilah-istilah ini menunjukkan teori kemunculan dan perkembangan molekul-molekul yang sangat penting bagi kemunculan dan perkembangan materi hidup. Segala sesuatu yang diketahui tentang kimia materi memungkinkan untuk membatasi masalah evolusi kimia ke kerangka apa yang disebut "chauvinisme karbon-air", mendalilkan bahwa kehidupan di Alam Semesta kita diwakili dalam satu-satunya opsi yang memungkinkan: sebagai "cara keberadaan badan protein", layak karena kombinasi unik dari sifat polimerisasi karbon dan sifat depolarisasi fase cair lingkungan akuatik, sebagai kondisi yang diperlukan bersama dan / atau cukup (?) untuk kemunculan dan perkembangan semua bentuk kehidupan yang kita ketahui. Ini menyiratkan bahwa, paling sedikit, dalam satu biosfer yang terbentuk, hanya ada satu kode hereditas yang umum untuk semua makhluk hidup dari biota tertentu, tetapi sejauh ini tetap ada pertanyaan terbuka apakah ada biosfer lain di luar Bumi dan apakah varian lain dari perangkat genetik mungkin ada. Juga tidak diketahui kapan dan di mana evolusi kimia dimulai. Istilah apa pun dimungkinkan setelah akhir siklus kedua pembentukan bintang, yang terjadi setelah kondensasi produk ledakan primer supernova, memasok elemen berat ke ruang antarbintang (dengan massa atom lebih dari 26). Bintang generasi kedua, sudah dengan sistem planet, diperkaya dengan unsur-unsur berat, yang diperlukan untuk implementasi evolusi kimia, muncul 0,5-1,2 miliar tahun setelah Big Bang. Dalam kondisi tertentu yang cukup memungkinkan, hampir semua lingkungan dapat cocok untuk meluncurkan evolusi kimia: kedalaman lautan, bagian dalam planet, permukaannya, formasi protoplanet, dan bahkan awan. gas antarbintang, yang dikonfirmasi oleh deteksi luas di ruang angkasa dengan metode astrofisika dari banyak jenis zat organik - aldehida, alkohol, gula, dan bahkan asam amino glisin, yang bersama-sama dapat berfungsi sebagai bahan awal untuk evolusi kimia, yang memiliki akhir mengakibatkan munculnya kehidupan.
3. Hipotesis evolusi kimia
Munculnya kondisi di ruang angkasa atau di Bumi untuk sintesis autokatalitik volume besar dan berbagai molekul yang mengandung karbon, yaitu, munculnya zat yang diperlukan dan cukup untuk awal evolusi kimia dalam proses abiogenik. Munculnya agregat tertutup yang relatif stabil dari molekul tersebut, memungkinkan seseorang untuk mengisolasi diri dari lingkungan bahwa dengan itu pertukaran selektif materi dan energi menjadi mungkin, yaitu munculnya struktur protoseluler tertentu. Penampilan dalam kumpulan senyawa kimia yang mampu mengubah diri dan mereplikasi diri sistem Informasi, yaitu terjadinya satuan dasar kode turun temurun. Munculnya saling ketergantungan antara sifat-sifat protein dan fungsi enzim dengan pembawa informasi (RNA, DNA), yaitu munculnya kode hereditas yang sebenarnya, sebagai kondisi yang diperlukan sudah untuk evolusi biologis.
Kontribusi besar untuk klarifikasi masalah ini, antara lain, dibuat oleh para ilmuwan berikut:
Alexander Oparin: Coacervates.
Harold Urey dan Stanley Miller pada tahun 1953: Munculnya biomolekul sederhana dalam atmosfer kuno yang disimulasikan.
Sydney Fox: Mikrosfer dari protein.
Thomas Check (University of Colorado) dan Sydney Altman (University of Yale New Haven Connecticut) pada tahun 1981: Pembelahan RNA autocatalytic: "Ribozymes" menggabungkan katalisis dan informasi dalam sebuah molekul. Mereka mampu memotong diri mereka sendiri dari rantai RNA yang lebih panjang dan bergabung dengan ujung yang tersisa lagi.
Walter Gilbert (Harvard University of Cambridge) mengembangkan pada tahun 1986 gagasan tentang dunia RNA.
Gunther von Kiedrowski (Ruhr-University Bochum) menyajikan pada tahun 1986 sistem replikasi-diri berbasis DNA pertama, kontribusi penting untuk memahami fungsi pertumbuhan sistem replikasi-diri
Manfred Eigen (Institut Max Planck, Fakultas Kimia Biofisika, Göttingen): Evolusi ansambel molekul RNA. Hypercycle.
Julius Rebeck (Cambridge) menciptakan molekul buatan (Aminoadenosintriazidester) yang mereplikasi diri dalam larutan kloroform. Salinannya masih identik dengan polanya, jadi evolusi tidak mungkin untuk molekul-molekul ini.
John Corlis (Pusat Goddard penerbangan luar angkasa- NASA): Mata air panas laut memasok energi dan bahan kimia yang memungkinkan evolusi kimia terlepas dari lingkungan luar angkasa. Bahkan hari ini mereka adalah lingkungan hidup bagi archaeobacteria (Archaea), yang awalnya dalam banyak hal.
Günter Wächtershäuser (Munich) - hipotesis dunia besi sulfida: struktur replikasi diri pertama dengan metabolisme muncul di permukaan pirit. Pirit (besi sulfida) ditetapkan untuk ini energi yang diperlukan. Pada kristal pirit yang tumbuh dan kembali membusuk, sistem ini dapat tumbuh dan berkembang biak, dan populasi yang berbeda menghadapi kondisi lingkungan yang berbeda (kondisi seleksi).
A.G. Cairns-Smith (University of Glasgow) dan David C. Mauerzall (Rockefeller-Universität New York, New York) melihat mineral lempung sebagai suatu sistem yang awalnya tunduk pada evolusi kimia, menghasilkan banyak kristal yang berbeda dan dapat mereplikasi diri. Kristal ini menarik molekul organik dengan muatan listriknya dan mengkatalisis sintesis biomolekul kompleks, dan jumlah informasi struktur kristal pertama berfungsi sebagai matriks. Senyawa organik ini menjadi semakin kompleks hingga dapat berkembang biak tanpa bantuan mineral lempung.
Wolfgang Weigand, Mark Derr dkk (Max Planck Institute Faculty of Biogeochemistry, Jena) menunjukkan pada tahun 2003 bahwa besi sulfida dapat mengkatalisis sintesis amonia dari molekul nitrogen.
4. Teori Wchterhuser
kimia panas bumi Wächterhuser
Teori dunia besi-sulfur
Bentuk kontribusi mineral dan batuan yang sangat intensif terhadap sintesis prebiotik molekul organik harus terjadi pada permukaan mineral besi sulfida. Teori Miller-Urey memiliki keterbatasan yang signifikan, terutama mengingat penjelasan yang salah untuk polimerisasi konstituen monomer dari biomolekul. Bakteri anaerob, yang metabolismenya terjadi dengan partisipasi besi dan belerang, masih ada sampai sekarang. Pertumbuhan kristal besi sulfida FeS2 Skenario alternatif telah dikembangkan sejak awal 1980-an oleh Günter Wächterhäuser. Menurut teori ini, kehidupan di Bumi muncul di permukaan mineral besi-sulfur, yaitu sulfida, yang masih terbentuk hingga saat ini melalui proses geologis, dan di Bumi muda seharusnya jauh lebih umum. Teori ini, yang bertentangan dengan hipotesis dunia RNA, menunjukkan bahwa metabolisme mendahului munculnya enzim dan gen. Disarankan sebagai tempat yang cocok adalah perokok hitam di dasar lautan di mana tekanan tinggi, suhu tinggi, tidak ada oksigen dan berlimpah berbagai koneksi yang bisa melayani bahan bangunan"batu bata kehidupan" atau katalis dalam rantai reaksi kimia. Keuntungan besar dari hipotesis ini dibandingkan pendahulunya adalah bahwa untuk pertama kalinya pembentukan biomolekul kompleks dikaitkan dengan sumber energi yang dapat diandalkan secara konstan. Energi dilepaskan selama reduksi mineral besi-sulfur yang teroksidasi sebagian, seperti pirit (FeS2), dengan hidrogen (persamaan reaksi: FeS2 + H2 \;\overrightarrow(\leftarrow)\; FeS + H2S), dan energi ini cukup untuk sintesis endotermik dari biomolekul elemen struktural monomer dan polimerisasinya:
Fe2+ + FeS2 + H2 \;\overrightarrow(\leftarrow)\; 2 FeS + 2 H+ G°" = ?44,2 kJ/mol
Logam lain, seperti besi, juga membentuk sulfida yang tidak larut. Selain itu, pirit dan mineral besi-sulfur lainnya memiliki permukaan bermuatan positif, di mana biomolekul bermuatan negatif (asam organik, ester fosfat, tiol) dapat ditemukan, dipekatkan, dan bereaksi satu sama lain. Zat yang diperlukan untuk ini (hidrogen sulfida, karbon monoksida dan garam besi) jatuh dari larutan ke permukaan "dunia besi-sulfur" ini. Wächterhäuser menggunakan mekanisme dasar metabolisme yang ada untuk teorinya dan mengambil skenario tertutup untuk sintesis molekul organik kompleks (asam organik, asam amino, gula, basa nitrogen, lemak) dari senyawa anorganik sederhana yang ditemukan dalam gas vulkanik (NH3, H2, CO, CO2, CH4, H2S). Berbeda dengan percobaan Miller-Urey, tidak ada sumber energi yang terlibat dari luar, dalam bentuk petir atau radiasi ultraviolet; selain itu, tahap pertama sintesis pada suhu dan tekanan tinggi berlangsung lebih cepat (misalnya, dikatalisis oleh enzim reaksi kimia). Pada suhu gunung berapi bawah laut hingga 350 ° C, munculnya kehidupan cukup bisa dibayangkan. Hanya nanti, jika sensitif terhadap suhu tinggi katalis (vitamin, protein), evolusi seharusnya terjadi pada suhu yang lebih rendah. Skenario Wächterhäuser sangat cocok untuk kondisi ventilasi hidrotermal laut dalam, karena perbedaan suhu di sana memungkinkan distribusi reaksi yang serupa. Mikroorganisme tertua yang hidup saat ini adalah yang paling tahan panas, batas suhu maksimum yang diketahui untuk pertumbuhannya adalah +122°C. Selain itu, pusat aktif besi-sulfur masih terlibat dalam proses biokimia, yang mungkin menunjukkan keterlibatan utama mineral Fe-S dalam perkembangan kehidupan.
5. Dunia RNA
Hipotesis dunia RNA pertama kali dikemukakan pada tahun 1986 oleh Walter Gilbert dan menyatakan bahwa molekul RNA adalah prekursor organisme. Hipotesis ini didasarkan pada kemampuan RNA untuk menyimpan, mengirimkan, dan mereproduksi informasi genetik, serta kemampuannya untuk mengkatalisis reaksi sebagai ribozim. PADA lingkungan evolusi Molekul RNA yang memperbanyak diri sendiri akan lebih umum daripada yang lain. Titik awalnya adalah molekul RNA yang dapat mereplikasi diri sendiri. Beberapa dari mereka memiliki kemampuan untuk mengkatalisis sintesis protein, yang pada gilirannya mengkatalisis sintesis RNA dan sintesisnya sendiri (perkembangan translasi). Beberapa molekul RNA terhubung menjadi RNA double helix, mereka berkembang menjadi molekul DNA dan pembawa informasi herediter (perkembangan transkripsional). Dasarnya adalah molekul RNA tertentu yang dapat menyalin sampel RNA apa pun, termasuk dirinya sendiri. Jennifer A. Doudna dan Jack W. Szostak digunakan sebagai cetakan untuk pengembangan RNA jenis ini yang memotong dan menyambungkan dirinya menjadi intron prokariotik. organisme uniseluler Tetrahymena thermophila. Ini menegaskan bahwa rRNA sendiri adalah molekul katalitik dalam ribosom dan dengan demikian RNA mengkatalisis sintesis protein. Namun, keterbatasannya adalah bahwa dengan RNA yang menggandakan diri, bukan mono-, tetapi oligonukleotida adalah penghubung penyusun dan zat tambahan diperlukan. Pada tahun 2001, ditemukan bahwa pusat katalitik penting dari ribosom adalah RNA, dan bukan, seperti yang diterima sebelumnya, protein. Ini menunjukkan bahwa fungsi katalitik RNA, seperti yang disarankan oleh hipotesis dunia RNA, digunakan oleh makhluk hidup saat ini.
Karena ribosom dianggap sebagai organel seluler yang sangat primitif, penemuan ini dianggap sebagai kontribusi penting untuk mendukung hipotesis dunia RNA. Sudah aman untuk mengatakan bahwa molekul RNA dapat mensintesis protein dari asam amino. Dalam hal ini, nukleoprotein (kompleks) asam nukleat dengan protein) juga menarik sebagai kemungkinan prekursor RNA. Prekursor RNA lain dapat berupa hidrokarbon aromatik polisiklik. Hipotesis dunia poli hidrokarbon aromatik mencoba menjawab pertanyaan tentang bagaimana RNA pertama muncul, menawarkan varian evolusi kimia dari hidrokarbon aromatik polisiklik ke rantai mirip RNA.
Diselenggarakan di Allbest.ru
Dokumen serupa
Objek pengetahuan biologi dan struktur ilmu biologi. Hipotesis tentang asal usul kehidupan dan kode genetik. Konsep awal dan evolusi kehidupan. Hirarki sistem organisasi makhluk hidup dan komunitasnya. Ekologi dan hubungan makhluk hidup.
abstrak, ditambahkan 01/07/2010
Misteri asal usul kehidupan di Bumi. Evolusi asal usul kehidupan di Bumi dan esensi konsep kimia evolusioner. Analisis evolusi biokimia teori Akademisi Oparin. Tahapan proses yang menyebabkan munculnya kehidupan di Bumi. Masalah dalam teori evolusi.
abstrak, ditambahkan 23/03/2012
Kekhususan materi hidup dan masalah mempelajari satwa liar dalam ilmu alam. Konsep asal usul kehidupan di planet ini dan evolusi organisme hidup. Asal dan perkembangan tata surya. Teori tingkat struktural organisasi materi biotik.
tes, ditambahkan 10/06/2012
Inti dari hipotesis evolusi biokimia, asumsi asal luar bumi kehidupan (Panspermia), teori stabil kehidupan. Pendiri dan pendukung mereka. Sumber dan arus konsep filosofis dan teistik kreasionisme oleh para ilmuwan Kristen.
presentasi, ditambahkan 27/02/2011
abstrak, ditambahkan 19/11/2010
Hakikat kehidupan, asal-usulnya, keanekaragaman makhluk hidup dan kesamaan struktural dan fungsional yang menyatukan mereka. Alasan dominasi teori evolusi. Hipotesis ilmu alam tentang asal usul kehidupan. Pandangan Kristen tentang asal usul manusia.
makalah, ditambahkan 12/06/2013
Signifikansi teori Darwin dalam sejarah biologi. Morfologi yang diwariskan dan karakteristik fisiologis organisme hidup. Hipotesis kreasionis modern. Teori asal usul kehidupan. Penggunaan sel punca. Proses penuaan dan usia tua.
abstrak, ditambahkan 20/08/2015
Ciri ide umum tentang evolusi dan sifat dasar makhluk hidup, yang penting untuk memahami pola evolusi dunia organik di Bumi. Generalisasi hipotesis dan teori tentang asal usul kehidupan dan tahapan evolusi bentuk dan spesies biologis.
makalah, ditambahkan 27/01/2010
Munculnya teori evolusi dan maknanya. Gagasan gradasi makhluk hidup dan teori variabilitas spesies. Hukum evolusi Zh.B. lamarck. Konsep seleksi buatan. Signifikansi teori evolusi Ch. Darwin. Hasil dari tindakan seleksi alam.
pekerjaan kontrol, ditambahkan 13/11/2009
Teori evolusi - sistem ide dan konsep ilmu pengetahuan alam tentang perkembangan progresif biosfer Bumi, biogeocenosis penyusunnya, taksa individu, dan spesies. Hipotesis evolusi biokimia, panspermia, keadaan stasioner kehidupan, generasi spontan.
Ilmu
Menurut para ilmuwan, kehidupan di bumi dimulai sekitar 3 miliar tahun yang lalu: selama waktu ini, organisme paling sederhana berkembang menjadi bentuk kompleks kehidupan. Namun, masih menjadi misteri bagi para ilmuwan bagaimana kehidupan dimulai di planet ini, dan mereka mengajukan beberapa teori untuk menjelaskan fenomena ini:
1. Percikan listrik
Selama eksperimen terkenal Dalam Percobaan Miller-Urey, para ilmuwan membuktikan bahwa petir dapat berkontribusi pada munculnya zat utama yang diperlukan untuk asal usul kehidupan: percikan listrik membentuk asam amino di atmosfer yang terdiri dari sejumlah besar air, metana, amonia, dan hidrogen. Kemudian bentuk kehidupan yang lebih kompleks berevolusi dari asam amino. Teori ini agak berubah setelah para peneliti menemukan bahwa atmosfer planet miliaran tahun yang lalu itu miskin hidrogen. Para ilmuwan telah menyarankan bahwa metana, amonia, dan hidrogen terkandung dalam awan vulkanik yang jenuh muatan listrik.
2. Tanah liat
Ahli kimia Alexander Graham Cairns-Smith dari Universitas Glasgow, Skotlandia, berteori bahwa, pada awal kehidupan, tanah liat mengandung banyak senyawa organik yang saling berdekatan, dan bahwa tanah liat membantu mengatur zat-zat ini ke dalam struktur yang mirip dengan gen kita.
DNA menyimpan informasi tentang struktur molekul, dan urutan genetik DNA menunjukkan bagaimana asam amino harus dibangun menjadi protein. Cairns-Smith menyarankan bahwa kristal tanah liat membantu mengatur molekul organik ke dalam struktur yang teratur, dan kemudian molekul itu sendiri mulai melakukan ini, "tanpa bantuan" dari tanah liat.
3. Ventilasi laut dalam
Menurut teori ini, kehidupan berasal dari ventilasi hidrotermal bawah air yang mengeluarkan molekul yang kaya akan hidrogen. Di permukaannya yang berbatu, molekul-molekul ini bisa bersatu dan menjadi katalis mineral untuk reaksi yang mengarah pada kelahiran kehidupan. Bahkan sekarang, ventilasi hidrotermal ini, yang kaya akan energi kimia dan panas, adalah rumah bagi beberapa sejumlah besar Makhluk hidup.
4. Mulai es
3 miliar tahun yang lalu, Matahari tidak bersinar seterang sekarang, dan, karenanya, lebih sedikit panas yang mencapai Bumi. Sangat mungkin bahwa permukaan bumi ditutupi lapisan es tebal yang melindungi bahan organik yang rapuh yang ada di dalam air di bawahnya, dari sinar ultraviolet dan dampak ruang. Selain itu, dingin membantu molekul bertahan lebih lama, memungkinkan reaksi yang mengarah pada kelahiran kehidupan.
5. Dunia RNA
DNA membutuhkan protein untuk terbentuk, dan protein membutuhkan DNA untuk terbentuk. Bagaimana mereka bisa terbentuk tanpa satu sama lain? Para ilmuwan menyarankan bahwa RNA terlibat dalam proses ini, yang, seperti DNA, menyimpan informasi. Dari RNA, masing-masing, protein dan DNA terbentuk., yang menggantikannya karena efisiensinya yang lebih besar.
Pertanyaan lain muncul: "Bagaimana RNA muncul?". Beberapa percaya bahwa itu muncul secara spontan di planet ini, sementara yang lain menyangkal kemungkinan seperti itu.
6. Teori "Sederhana"
Beberapa ilmuwan telah menyarankan bahwa kehidupan tidak berkembang dari molekul kompleks seperti RNA, tetapi dari yang sederhana yang berinteraksi satu sama lain. Mereka mungkin telah masuk kerang sederhana, mirip dengan membran sel. Sebagai hasil dari interaksi molekul sederhana ini, kompleks yang bereaksi lebih efisien.
7. Panspermia
Akhirnya, kehidupan bisa saja tidak berasal dari planet kita, tetapi dibawa dari luar angkasa: dalam sains, fenomena ini disebut panspermia. Teori ini memiliki dasar yang sangat kuat: karena dampak kosmik, pecahan batu secara berkala terpisah dari Mars, yang mencapai Bumi. Setelah para ilmuwan menemukan meteorit Mars di planet kita, mereka menyarankan bahwa benda-benda ini membawa bakteri. Jika Anda mempercayai mereka, maka kita semua adalah orang Mars. Peneliti lain telah menyarankan bahwa komet membawa kehidupan dari yang lain sistem bintang. Bahkan jika mereka benar, umat manusia akan mencari jawaban atas pertanyaan lain: "Bagaimana kehidupan berasal dari luar angkasa?".
