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 dapat 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 tertutup 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?".

Dari kesembilan planet tata surya, hanya di Bumi kondisi unik telah berkembang, berkat itu, telah menjadi kemungkinan penampilan air itu sederhana, dan pada saat yang sama salah satu cairan paling misterius di alam semesta. Bukan tanpa alasan air disebut zat misterius, karena di situlah protozoa hidup pertama berasal dari planet kita, evolusi yang menyebabkan munculnya raja alam - manusia. Benar, "raja" ini tidak berhasil memahami semua rahasia air, yang sifat-sifat barunya, para ilmuwan temukan hampir setiap tahun. Tetapi airnya tidak semakin bersih setiap tahun, kadar zat besinya naik, jadi disarankan untuk menggunakan filter khusus, misalnya penghilang besi Atoll RFI-1215ТSE, ini terutama berlaku untuk mereka yang tinggal di luar kota, di mana Anda harus mengontrol kualitas air sendiri.

Misteri tentang asal usul kehidupan di Bumi masih belum terpecahkan, meskipun ada beberapa teori, salah satunya Komunitas ilmiah dianggap sebagai satu-satunya yang benar. Tapi itu tidak dapat dikonfirmasi dengan akurasi 100%. Dan masalah ini tidak terletak pada kurangnya bukti kemunculan makhluk hidup di planet kita, tetapi pada kenyataannya mekanisme kemunculan mikroorganisme paling sederhana di dalam air masih belum jelas. Jadi, tanpa sadar, Anda akan berpikir tentang Yang Mahakuasa, yang menciptakan kehidupan di Bumi hanya dalam beberapa hari, dan teori Darwin yang diterima secara umum akan tampak keliru. Tapi apapun itu, kami akan tetap melakukannya teori resmi diajarkan di sekolah-sekolah di seluruh dunia. Dan salah satu poin utamanya adalah pendapat yang menyatakan bahwa kehidupan di air di Bumi berasal karena sinar matahari, yang menembus atmosfer, menghangatkan permukaan Samudra Dunia kuno. Dan mataharilah yang menjadi katalisator yang menjadi pendorong munculnya makhluk hidup pertama di planet ini.

Para ilmuwan menyarankan bahwa lautan purba menerima jumlah seperti itu sinar matahari yang menghangat rata-rata hingga suhu +17,4 derajat Celcius. Komposisi kimia suasana di dalamnya zaman prasejarah pada dasarnya berbeda dari hari ini. Namun, dia selalu menyediakan syarat-syarat yang diperlukan mencegah penguapan air di ruang angkasa. Akibatnya, seperti yang mereka katakan sekarang, Bumi terus-menerus mengalami efek "rumah kaca", karena itu, selama pergantian siang dan malam, tidak ada fluktuasi suhu yang signifikan di permukaan planet ini. Kondisi berikutnya, yang tanpanya tidak akan ada manusia di Bumi pada khususnya, dan dunia hewan pada umumnya, adalah munculnya oksigen di atmosfer, yang juga hadir dalam air dalam bentuk terlarut. Terlebih lagi, jika sebagian besar makhluk hidup di Bumi terdiri dari sebagian besar air, maka 90 persennya adalah oksigen, yang seolah-olah, tautan antara energi matahari dan air. Oleh karena itu, oksigen ada di semua jaringan manusia dan hewan, dan merupakan bagian dari protein utama dan asam amino darah, dalam kerangka, berkontribusi pada penghapusan produk pembusukan dari tubuh. bahan organik dan juga memberikan pernapasan. Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa kehidupan di planet ketiga dari matahari muncul karena serangkaian keadaan yang unik dan tiga komponen utama - energi matahari, oksigen dan air, yang terakhir menjadi tempat lahir umat manusia. Sayangnya, saat ini kualitas air memburuk dengan cepat, tetapi Anda dapat menemukannya model yang berbeda peralatan kebersihan, seperti:

Bumi terbentuk mungkin 4,5-5 miliar tahun yang lalu dari awan raksasa debu kosmik. partikel yang dikompresi menjadi bola panas. Uap air dilepaskan darinya ke atmosfer, dan air jatuh dari atmosfer ke Bumi yang mendingin perlahan selama jutaan tahun dalam bentuk hujan. Di relung permukaan bumi lautan prasejarah terbentuk. Di dalamnya, sekitar 3,8 miliar tahun yang lalu, kehidupan asli lahir.

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, oleh karena itu, jika itu berasal dari luar Bumi, maka di planet tipe terestrial. Sebagian besar ilmuwan modern percaya bahwa kehidupan berasal dari Bumi, di lautannya. Tetapi bagaimana planet itu sendiri muncul dan bagaimana lautan muncul di atasnya?

Ada satu teori yang diterima secara luas tentang ini. Menurutnya, Bumi terbentuk dari awan debu luar angkasa, yang berisi 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 dampak air di 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, Dengan guntur dan kilat, hujan lebat turun dari awan. 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 yang 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 tersapu jumlah yang banyak mineral terlarut 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, mungkin, 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 tumbukan radiasi ultraviolet Matahari, kilat 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.

Mereka masih menjadi dasar kehidupan di laut dan waduk air tawar. Mereka sangat kecil sehingga hanya dapat dilihat dengan mikroskop. Dalam setetes air dari kolam kecil ada ribuan dan ribuan dari mereka. Dengan organisme uniseluler paling sederhana ini, perkembangan semua kehidupan hewan dimulai. Pada akhir Proterozoikum, era berikutnya setelah Archean, 1000 - 600 juta tahun yang lalu, fauna yang cukup kaya sudah ada: ubur-ubur, polip, cacing pipih, moluska dan echinodermata.

Gambar tersebut menunjukkan makhluk primitif yang hidup sekitar 600 - 570 juta tahun yang lalu pada periode geologi Kambrium, periode pertama era Paleozoikum. Kami pertama kali mengetahuinya berkat fosil yang ditemukan oleh ahli geologi yang mempelajari pegunungan Kambrium di Inggris. Karenanya nama periode geologis sejarah.

Dari hewan dan tumbuhan sederhana yang menghuni laut pada akhir Proterozoikum, tidak ada jejak yang terpelihara. Orang hanya dapat berasumsi bahwa ini adalah organisme yang hanya terdiri dari jaringan lunak, yang dengan cepat terurai sepenuhnya setelah kematian. Belum ada ikan asli di Kambrium, tetapi coelenterata, bunga karang, yang sekarang sudah punah, berbentuk pipih dan cacing polichaeta, siput, sotong, udang karang dan trilobita. Yang terakhir tampak seperti udang karang dengan panjang hingga 10 cm, untuk saat itu, mereka adalah raksasa nyata, lebih besar dari semua makhluk lainnya. (Masih belum ada kehidupan di darat pada waktu itu.) Pada akhir Kambrium, chordata pertama, mirip dengan lancelet modern, tampaknya sudah muncul. Selama jutaan tahun berikutnya, hewan secara bertahap berubah, dan pada periode geologis berikutnya - Silur, yang dimulai 500 - 400 juta tahun yang lalu, di samping banyak trilobita di dasar laut penghuni baru muncul - kalajengking laut.

Organisme bersel tunggal dan ubur-ubur hanyut secara pasif di kolom air Laut Silur. Dan krustasea dan trilobita, cacing dan hewan yang dilindungi cangkang, seperti bivalvia dan siput, merangkak di sepanjang dasar laut. Sangat sedikit dari mereka yang bisa berenang. Bahkan vertebrata pertama, yang secara lahiriah menyerupai ikan, hidup di dasar laut. Di Silurian di lautan dan air tawar"ikan" aneh juga muncul - tanpa rahang dan sirip berpasangan. Kerabat mereka, hagfish dan lamprey, bertahan hingga hari ini. Pada periode Silurian, ikan sejati pertama sudah muncul. Perenang mirip hiu ini memiliki tubuh ramping, bercangkang, sirip, dan mulut dengan rahang seperti paruh yang dapat digerakkan yang dilapisi dengan gigi tajam. Sekitar 450 juta tahun yang lalu, di Silur, vertebrata pertama muncul - ikan. Tubuh salah satu yang tertua - cephalaspis - ditutupi dengan sisik lapis baja, dan kepalanya ditutupi dengan cangkang tulang. Rupanya, cephalaspis adalah perenang yang buruk. Selama jutaan tahun dalam periode geologi yang sama, dua kelas besar ikan berkembang - bertulang rawan dan bertulang (lungfish, lobe-finned dan ray-finned). Dan tulang rawan, yaitu, memiliki kerangka tulang rawan, termasuk hiu dan pari. Sebaliknya, kerangka ikan bertulang sebagian atau seluruhnya terdiri dari jaringan tulang. Hampir semua ikan komersial yang kita kenal adalah ikan tulang: herring, flounder, cod and mackerel, carp, pike dan banyak lainnya. Secara total, ada 20 ribu spesies ikan di Bumi saat ini, dan mereka tidak hanya menghuni lautan, tetapi juga badan air lainnya.

400 juta tahun yang lalu, Silur digantikan oleh Devonian periode geologi, yang berlangsung sekitar 60 juta tahun. Kemudian tanaman pertama muncul di darat - lumut, yang tumbuh di tepi waduk yang lembab. Selama Devonian, bentuk-bentuk lain berasal dari mereka, termasuk yang pertama tumbuhan tingkat tinggi- pakis dan ekor kuda. Selain itu, jika sebelumnya semua hewan hanya menghirup oksigen terlarut dalam air, sekarang beberapa dari mereka telah belajar untuk mengekstraknya dari udara. Hewan darat pertama ini - kaki seribu, kalajengking, dan serangga primitif tak bersayap, mungkin hidup di dekat air. Nenek moyang semua vertebrata darat adalah ikan bersirip lobus dengan sirip dada dan perut seperti cakar. Secara bertahap, ikan bersirip lobus mengembangkan tungkai atas dan bawah yang sebenarnya, dan seiring waktu, amfibi (amfibi) dan reptil (reptil) muncul.

Bagaimana kita tahu seperti apa rupa hewan purba?

Semua perubahan yang dialami Bumi sejak pembentukan keraknya dipelajari oleh geologi sejarah. Para ilmuwan menentukan usia lapisan geologis dengan fosil - sisa-sisa hewan dan tumbuhan purba, karena setiap zaman memiliki perwakilan khas flora dan fauna. Paleontologi adalah ilmu yang mempelajari tentang fosil. Ahli paleontologi mempelajari sisa-sisa fosil organisme purba dan memulihkannya penampilan hewan yang punah. Ketika organisme hidup mati di Samudra prasejarah, mereka tenggelam ke dasar, di mana mereka ditutupi dengan lumpur atau pasir yang dibawa oleh sungai. Selama jutaan tahun, tanah berlumpur, bersama dengan sisa-sisa yang terkubur di bawahnya, dipadatkan, berubah menjadi batu. Jaringan lunak hewan benar-benar terurai, tetapi jejaknya tetap ada. Cangkang keras moluska atau cangkang krustasea sering disimpan utuh. Selama perkembangan sejarah Bumi berulang kali dasar laut di bawah pengaruh kekuatan yang kuat dan perut cair planet didorong ke tinggi sekali dan menjadi bagian dari tanah. Sisa-sisa dan jejak hewan purba yang diselingi di batu ditemukan oleh para peneliti dan digunakan untuk mempelajari proses geologis. Lapisan batu untuk ilmuwan - seperti halaman buku dengan banyak gambar, dan Anda hanya perlu menguraikan "teks" dengan benar untuk memahami bagaimana kehidupan berkembang di planet ini. Lapisan pasir dan lanau dengan fosil telah diendapkan di atas satu sama lain selama jutaan tahun. Jadi mereka dikompresi: lapisan yang lebih tua lebih rendah, yang kemudian lebih tinggi. Mengumpulkan informasi tentang lapisan mana yang didominasi oleh jenis fosil tertentu, para ilmuwan telah belajar untuk menentukan waktu geologis mereka berasal. Setelah itu, sudah cukup sederhana untuk menentukan usia batuan geologi di mana mereka ditemukan dari fosil yang ditemukan.

Grand Canyon di Sungai Colorado di negara bagian Arizona, AS adalah salah satu dari sedikit tempat di mana sejarah kehidupan batu yang besar dan mudah dibaca di planet ini telah dilestarikan. Di sini sungai memotong ketebalan batuan sedimen - batu kapur, batu pasir dan serpih - hingga kedalaman 1800 m. Sungai membentuk ngarai, yaitu lembah yang dalam dengan lereng yang sangat curam dan dasar yang sempit, membasuh bagian bawah laut kuno. Itu naik sangat lambat dan merata. Bangunan gunung, yang selalu disertai dengan pergeseran raksasa dan patahan bebatuan, tidak ada di sini. Oleh karena itu, urutan kemunculan batuan geologis tidak banyak berubah. Setelah mempelajari fosil-fosil lapisan lereng yang curam, orang dapat melacak semua perubahan yang terjadi dengan dunia binatang laut purba selama ratusan juta tahun.

Materi disiapkan menggunakan buku "Pisces" penerbit Slovo

Ada banyak teori ilmiah tentang asal usul kehidupan di bumi. Namun, sebagian besar ilmuwan modern percaya bahwa kehidupan berasal dari lingkungan yang hangat, karena ini adalah lingkungan yang paling menguntungkan untuk perkembangan protozoa. organisme seluler.

Teori "sup primordial"

Ahli biologi Soviet Alexander Ivanovich Oparin pada tahun 1924 menciptakan teori tentang asal usul kehidupan di planet kita melalui evolusi kimia molekul karbon. Dia menciptakan istilah "sup primordial" untuk merujuk pada air dengan konsentrasi molekul yang tinggi.

Agaknya, "sup primordial" ada 4 miliar tahun yang lalu di reservoir dangkal Bumi. Itu terdiri dari air, molekul basa nitrogen, polipeptida, asam amino dan nukleotida. "Sup primer" dibentuk di bawah pengaruh radiasi kosmik, suhu tinggi dan pelepasan listrik.

Zat organik muncul dari amonia, hidrogen, metana dan air. Energi untuk pembentukannya dapat diperoleh dari pelepasan listrik petir (petir) atau dari radiasi ultraviolet. A.I. Oparin menyarankan bahwa molekul berfilamen dari protein yang dihasilkan dapat melipat dan "menempel" satu sama lain.

Di laboratorium, para ilmuwan berhasil menciptakan kemiripan " kaldu utama”, di mana akumulasi protein berhasil terbentuk. Namun, masalah reproduksi dan pengembangan lebih lanjut tetes coacervate.

Protein "bola" menarik molekul lemak dan air. Lemak terletak di permukaan formasi protein, menutupinya dengan lapisan yang secara samar-samar menyerupai struktur membran sel. Oparin menyebut proses ini koaservasi, dan akumulasi protein yang dihasilkan - koaservasi turun. Seiring waktu, tetes coacervate diserap dari lingkungan semua bagian materi baru, secara bertahap memperumit strukturnya, hingga berubah menjadi sel hidup primitif.

Asal usul kehidupan di sumber air panas

Air mineral dan terutama geyser panas yang kaya garam dapat berhasil mendukung bentuk kehidupan primitif. Akademisi Yu.V. Natochin pada tahun 2005 menyarankan bahwa lingkungan untuk pembentukan sel proto hidup tidak laut purba, dan reservoir hangat dengan dominasi ion K +. PADA air laut Ion Na+ mendominasi.

Teori Akademisi Natochin dikonfirmasi oleh analisis kandungan unsur-unsur dalam sel hidup modern. Di dalamnya, serta di geyser, ion K+ mendominasi.

Pada tahun 2011, ilmuwan Jepang Tadashi Sugawara berhasil menciptakan sel hidup dalam air mineral panas. Formasi bakteriologis primitif - stromatolit masih terbentuk dalam kondisi alami di geyser Greenland dan Islandia.

Bumi memiliki dua ciri yang menjadi prasyarat utama munculnya kehidupan. air cair berfungsi sebagai pelarut untuk reaksi biokimia, dan energi tektonik dapat memicu reaksi ini. Tentang bagaimana planet terlihat ketika proses ini baru saja dimulai, dalam bukunya “From Atoms to Tree. Pengantar ilmu kehidupan modern,” kata ahli biologi Sergey Yastrebov. T&P dan Illuminator Prize menerbitkan kutipan dari sebuah bab tentang hipotesis para ilmuwan saat ini tentang asal usul evolusi.

Ada beberapa hipotesis yang menjelaskan kurang lebih secara rinci kemungkinan langkah-langkah kimia pertama di jalan menuju kehidupan. Mereka berbeda dalam detail, tetapi bersatu dalam hal utama. Semua hipotesis ini menunjukkan bahwa tempat asal kehidupan bukanlah reservoir terbuka, tetapi rongga mikro di tanah atau sedimen mineral, di mana energi disuplai dari mata air panas atau dari gunung berapi. Tak perlu dikatakan, ini bukan berita. Misalnya, ahli biologi Swiss terkenal Carl von Naegeli menulis pada abad ke-19 tentang asal usul kehidupan: “Mungkin, ini tidak terjadi di perairan terbuka, dan dalam lapisan basah dari bahan berpori tipis (pasir, tanah liat), di mana gaya molekul padat, cair dan benda gas". Sekarang pendapat ini telah menjadi arus utama ilmiah. Di mana kemunculan kehidupan paling kecil kemungkinannya - jadi di kolom air lautan yang tenang, diterangi oleh matahari. Tidak ada aliran energi dan materi yang sedemikian rupa sehingga kehidupan yang baru lahir dapat "membebani" dan mengarahkan kembali ke keuntungannya sendiri.

Jadi, di suatu tempat di air yang merendam lingkungan gunung berapi kuno atau mata air panas, autocatalytic (yaitu, mempercepat sendiri) reaksi kimia, yang rantainya segera mulai berpotongan karena kesamaan produk antara dan menutup dalam siklus. Peserta utama dalam reaksi ini kemungkinan besar kecil molekul organik, pada awalnya bahkan satu-karbon. Tapi reaksinya tidak mudah. Sebuah fitur dari setiap reaksi autocatalytic, menurut definisi, adalah bahwa produknya secara bersamaan merupakan katalis, yaitu zat yang mempercepat jalannya reaksi itu sendiri. Di bawah kondisi kompleksitas yang cukup dari sistem reaksi (dan kasus ini pasti diamati: ada banyak reagen dan produk) reaksi autokatalitik memperoleh sifat pengembangan diri, karena Masukan: sedikit perubahan Mekanisme reaksi memengaruhi komposisi produknya, yang perubahannya, pada gilirannya, memengaruhi mekanisme - dan seterusnya, selangkah demi selangkah. Setelah beberapa waktu, asam amino, karbohidrat sederhana mulai disintesis dalam sistem reaksi autokatalitik, dan kemudian menjadi polimer - pada awalnya sederhana, kemudian lebih kompleks. Akhirnya, beberapa dari polimer ini "belajar" untuk mengkatalisis sintesis satu sama lain terlebih dahulu (ini cukup mudah), dan kemudian reproduksi diri mereka sendiri. Dengan kata lain, mereka menjadi replikator. Dan dengan munculnya replikator, mekanisme Darwinian secara otomatis menyala seleksi alam, perlu dan kondisi yang cukup untuk itu - reproduksi diri, hereditas, variabilitas, dan kompetisi untuk substrat. Semuanya, mulai saat ini biologis diluncurkan.

Tidak ada keraguan bahwa pada tahap-tahap pertama ini, kehidupan praktis masih tidak terlihat oleh pengamat luar (jika, tentu saja, ia kemudian bisa ada). Ini mudah dipahami jika Anda membayangkan diri Anda sebagai seorang musafir asing yang telah tiba bahkan sampai ke tempat lahirnya kehidupan duniawi. Apa yang akan dia lihat? Tanah vulkanik yang hangat, menara sedimen berpori di dasar laut... Dan hanya itu. Tidak ada yang luar biasa. Tanpa analisis kimia pengelana seperti itu tidak akan mengerti apa yang dia hadapi.

Replikator penuh pertama dalam sejarah Bumi kemungkinan besar adalah molekul RNA. Faktanya adalah bahwa dari semua molekul yang aktif secara biologis, hanya RNA yang dapat melakukan semua fungsi vital sekaligus. fitur penting: dan penyimpanan informasi turun temurun, dan penyalinannya, dan katalisis reaksi metabolisme. Protein dan pendahulunya, peptida yang lebih sederhana, tidak pernah memiliki kesempatan seperti itu. Namun demikian, peptida pertama pasti muncul sekitar waktu yang sama dengan RNA pertama. Ini mengikuti dari pertimbangan kimia murni. Faktanya adalah bahwa sintesis RNA agak rumit, tetapi asam amino - dan asam alfa-amino yang biasanya terdiri dari peptida - cukup mudah disintesis dari molekul paling sederhana, misalnya, dari karbon monoksida(CO) dan hidrogen sianida (HC≡N), di bawah kondisi yang kira-kira konsisten dengan kemungkinan kondisi di sekitar gunung berapi purba. Oleh karena itu keberadaan tahap evolusi ketika sistem autocatalytic hanya terdiri dari RNA tidak mungkin. Kemungkinan besar, evolusi peptida dan RNA selalu digabungkan, sejak zaman pendahulunya yang jauh lebih sederhana. Ada kemungkinan bahwa tugas tambahan (selain penyalinan sendiri) dari replikator pertama justru katalisis sintesis peptida yang mempengaruhi lingkungan kimia sehingga replikator ini lebih mungkin untuk bertahan hidup.

Awal dari evolusi kehidupan di Bumi (sebelum divergensi organisme seluler menjadi archaea dan bakteri). Tentu saja, ini adalah skenario hipotetis, tetapi cukup masuk akal. Saat ketika sel (atau prekursornya) memperoleh mekanisme replikasi DNA mereka sendiri secara sengaja tidak ditentukan di sini, pertanyaan ini masih terbuka.

Peristiwa evolusioner penting berikutnya adalah transfer informasi genetik dari RNA ke DNA. Faktanya adalah bahwa molekul RNA baik untuk semua orang, tetapi stabilitas kimianya rendah dan mudah dihancurkan. Karena itu, menyimpan informasi genetik di dalamnya untuk waktu yang lama adalah bisnis yang tidak dapat diandalkan. Untuk ini, beberapa polimer lain lebih disukai. Mereka menjadi sesuatu. Jika RNA pertama dapat disintesis secara spontan di alam mati, maka sintesis DNA sudah pasti merupakan "penemuan" organisme hidup, dan molekul ini sejak awal menerima satu fungsi: menyimpan informasi. Dia tidak bisa melakukan hal lain. Satu-satunya keuntungan yang dimiliki DNA dibandingkan RNA adalah stabilitas kimianya yang tinggi, yang memungkinkannya disimpan untuk waktu yang lama dan andal. Untuk seseorang yang memiliki "pengetahuan" unik tentang sintesis beberapa protein yang berguna, ini benar-benar berharga.

Maka dimulailah era penulisan ulang genom yang hebat dari RNA ke DNA.

Pada awal era ini, organisme yang mengandung RNA hidup di Bumi, yang mungkin telah menguasai teknologi sintesis protein yang tepat pada saat itu. Dengan kata lain, DNA muncul secara evolusioner lebih lambat dari translasi. Ada kemungkinan bahwa strategi genetik organisme yang mengandung DNA pertama mirip dengan strategi genetik retrovirus. PADA lingkaran kehidupan virus jenis ini memiliki tahap retrotranskripsi wajib, yaitu: transkripsi terbalik transfer informasi genetik dari RNA ke DNA. Tetapi retrovirus tidak memiliki mekanisme replikasi DNA sendiri. Dan pada organisme seluler, itu juga, kemungkinan besar, pada awalnya tidak ada. Enzim replikasi yang andal (disebut DNA-dependent DNA polymerases) muncul kemudian. Tetapi bahkan ketika mereka muncul, itu memungkinkan untuk menyimpan informasi genetik pada DNA secara terus menerus, jika perlu, segera menimpanya dari satu molekul DNA ke molekul DNA lainnya. Dan kemudian retrotranskripsi tidak lagi diperlukan.

Akibatnya, bentuk kehidupan yang paling kita kenal terbentuk: dengan strategi genetik DNA-RNA-protein.

Jujur saja, kami tidak tahu persis kapan. benda hidup dipecah menjadi sel yang terpisah dari lingkungan luar dan dari satu sama lain oleh membran lipid tertutup. Ada kemungkinan bahwa ini terjadi sebelum replikasi DNA muncul dan retrotranskripsi wajib menghilang.

Paradoksnya, semua sel hidup bereproduksi secara tepat dengan pembelahan. Sel induk membelah menjadi dua sel anak, yang menerima cukup salinan yang tepat genomnya. Rantai sel yang membelah secara berurutan adalah rantai garis lurus, tanpa metafora, nenek moyang dan keturunan. Terkadang keturunan dari sel yang sama berakhir di kondisi yang berbeda(atau menerima mutasi yang berbeda) dan mulai mengumpulkan perbedaan di bawah pengaruh seleksi alam. Kemudian kita dapat melihat bahwa garis nenek moyang dan keturunan bercabang.

Percabangan pertama adalah pembagian semua organisme seluler menjadi archaea dan bakteri. Itu terjadi tepat sebelum ada mekanisme lengkap untuk replikasi DNA, dan tentu saja sebelum ada membran sel tipe modern. Dan ini berarti bahwa sel-sel tipikal (dari sudut pandang kami) dikelilingi oleh membran lipid dan memiliki strategi genetik DNA-RNA-protein, sejak awal ada dalam bentuk dua cabang evolusi yang berbeda. Ini adalah bagaimana pohon kehidupan lahir.