A origem da vida na Terra é uma das mais difíceis e ao mesmo tempo relevantes e interesse Pergunte na ciência natural moderna.

A Terra provavelmente se formou há 4,5-5 bilhões de anos a partir de uma nuvem gigante poeira espacial. partículas das quais são comprimidas em uma bola quente. O vapor de água foi liberado para a atmosfera, e a água caiu da atmosfera para a Terra, que esfriou lentamente ao longo de milhões de anos na forma de chuva. Nos recessos da superfície terrestre, formou-se o oceano pré-histórico. Nela, há cerca de 3,8 bilhões de anos, nasceu a vida original.

Origem da vida na terra

Como surgiu o próprio planeta e como os mares apareceram nele? Há uma teoria amplamente aceita sobre isso. De acordo com isso, a Terra foi formada a partir de nuvens de poeira cósmica contendo todos os conhecidos na natureza elementos químicos, que são comprimidos em uma bola. O vapor de água quente escapou da superfície desta bola incandescente, envolvendo-a em uma cobertura contínua de nuvens. O vapor de água nas nuvens esfriou lentamente e se transformou em água, que caiu na forma de chuvas abundantes e contínuas sobre o ainda quente Terra. Em sua superfície, novamente se transformou em vapor d'água e retornou à atmosfera. Ao longo de milhões de anos, a Terra gradualmente perdeu tanto calor que sua superfície líquida começou a endurecer à medida que esfriava. Foi assim que se formou a crosta terrestre.

Milhões de anos se passaram e a temperatura da superfície da Terra caiu ainda mais. A água da tempestade parou de evaporar e começou a fluir em enormes poças. Assim começou o efeito da água sobre superfície da Terra. E então, por causa da queda de temperatura, houve uma verdadeira inundação. A água que antes evaporou para a atmosfera e se transformou em seu parte constituinte, continuamente desceu para a Terra, chuvas poderosas caíram das nuvens com trovões e relâmpagos.

Pouco a pouco, nas depressões mais profundas da superfície da Terra, acumulava-se água, que já não tinha tempo de evaporar completamente. Havia tanto que gradualmente um oceano pré-histórico se formou no planeta. Um relâmpago cortou o céu. Mas ninguém viu. Ainda não havia vida na Terra. A chuva contínua começou a lavar as montanhas. A água fluía deles em riachos barulhentos e rios tempestuosos. Ao longo de milhões de anos, os fluxos de água corroeram profundamente a superfície da Terra e em alguns lugares surgiram vales. O conteúdo de água na atmosfera diminuiu e se acumulou cada vez mais na superfície do planeta.

A cobertura contínua de nuvens tornou-se mais fina, até que um dia o primeiro raio do sol tocou a Terra. A chuva contínua acabou. A maioria Oceano pré-histórico coberto de terra. De suas camadas superiores, a água lavou uma enorme quantidade de minerais solúveis e sais que caíram no mar. A água dela evaporou continuamente, formando nuvens, e os sais se estabeleceram e, com o tempo, houve uma salinização gradual da água do mar. Aparentemente, sob algumas condições que existiam na antiguidade, formaram-se substâncias das quais surgiram formas cristalinas especiais. Eles cresceram, como todos os cristais, e deram origem a novos cristais, que se ligavam cada vez mais a novas substâncias.

A luz do sol e descargas elétricas possivelmente muito fortes serviram como fonte de energia nesse processo. Talvez os primeiros habitantes da Terra tenham nascido de tais elementos - procariontes, organismos sem núcleo formado, semelhantes às bactérias modernas. Eram anaeróbios, ou seja, não usavam oxigênio livre para a respiração, que ainda não estava na atmosfera naquela época. Serviam como fonte de alimento compostos orgânicos que surgiu na Terra ainda sem vida como resultado da exposição à radiação ultravioleta do Sol, descargas de raios e calor de erupções vulcânicas.

A vida existia então em uma fina película bacteriana no fundo dos reservatórios e em locais úmidos. Esta era do desenvolvimento da vida é chamada de Arqueana. Das bactérias, e possivelmente de forma completamente independente, também surgiram minúsculos organismos unicelulares - os protozoários mais antigos.

Como era a Terra primitiva?

Avanço rápido para 4 bilhões de anos atrás. A atmosfera não contém oxigênio livre, está apenas na composição de óxidos. Quase nenhum som, exceto o assobio do vento, o silvo da água em erupção de lava e o impacto de meteoritos na superfície da Terra. Sem plantas, sem animais, sem bactérias. Talvez seja assim que a Terra parecia quando a vida apareceu nela? Embora esse problema seja motivo de preocupação para muitos pesquisadores há muito tempo, suas opiniões sobre o assunto diferem muito. As condições na Terra daquela época podiam ser evidenciadas por rochas, mas há muito que foram destruídas como resultado de processos geológicos e movimentos da crosta terrestre.

Teorias sobre a origem da vida na Terra

Neste artigo, discutiremos brevemente várias hipóteses para a origem da vida, refletindo ideias científicas. Segundo Stanley Miller, conhecido especialista no campo da origem da vida, pode-se falar da origem da vida e do início de sua evolução a partir do momento em que as moléculas orgânicas se auto-organizam em estruturas que podem se reproduzir. Mas isso levanta outras questões: como essas moléculas surgiram; por que eles podiam se reproduzir e se reunir nas estruturas que deram origem aos organismos vivos; quais são as condições para isso?

Existem várias teorias sobre a origem da vida na Terra. Por exemplo, uma das hipóteses de longa data diz que foi trazida para a Terra do espaço, mas não há evidências conclusivas para isso. Além disso, a vida que conhecemos é surpreendentemente adaptada para existir precisamente em condições terrenas, então se ele se originou fora da Terra, então no planeta tipo terra. A maioria dos cientistas modernos acredita que a vida se originou na Terra, em seus mares.

Teoria da biogênese

No desenvolvimento dos ensinamentos sobre a origem da vida, um lugar importante é ocupado pela teoria da biogênese - a origem dos vivos apenas dos vivos. Mas muitos a consideram insustentável, pois opõe fundamentalmente o vivo ao inanimado e afirma a ideia da eternidade da vida rejeitada pela ciência. Abiogênese - a ideia da origem dos seres vivos a partir de coisas não vivas - a hipótese inicial teoria moderna origem da vida. Em 1924, o famoso bioquímico A. I. Oparin sugeriu que com poderosos descargas elétricas dentro atmosfera da Terra, que há 4-4,5 bilhões de anos consistia em amônia, metano, dióxido de carbono e vapor de água, poderiam surgir os compostos orgânicos mais simples necessários para o surgimento da vida. A previsão do acadêmico Oparin se concretizou. Em 1955 explorador americano S. Miller, passando cargas elétricas através de uma mistura de gases e vapores, recebeu o mais simples ácido graxo, uréia, acético e ácido fórmico e alguns aminoácidos. Assim, em meados do século 20, a síntese abiogênica de substâncias semelhantes a proteínas e outras substâncias orgânicas foi realizada experimentalmente em condições que reproduzem as condições da Terra primitiva.

Teoria da panspermia

A teoria da panspermia é a possibilidade de transferência de compostos orgânicos, esporos de microrganismos de um corpo cósmico para outro. Mas não responde de forma alguma à pergunta: como a vida se originou no Universo? Há necessidade de justificar o surgimento da vida naquele ponto do Universo, cuja idade, segundo a teoria Big Bang, é limitado a 12-14 bilhões de anos. Até agora, não houve sequer partículas elementares. E se não há núcleos e elétrons, não há substancias químicas. Então, em poucos minutos, prótons, nêutrons, elétrons surgiram e a matéria entrou no caminho da evolução.

Para fundamentar esta teoria, são usados ​​vários avistamentos de OVNIs, esculturas rupestres de objetos semelhantes a foguetes e "cosmonautas", bem como relatos de supostos encontros com alienígenas. Ao estudar os materiais de meteoritos e cometas, muitos "precursores da vida" foram encontrados neles - substâncias como cianogênios, ácido cianídrico e compostos orgânicos, que podem ter desempenhado o papel de "sementes" que caíram na terra nua.

Os defensores desta hipótese foram laureados premio Nobel F. Creek, L. Orgel. F. Crick baseado em duas evidências indiretas: universalidade Código genético: necessário para o metabolismo normal de todos os seres vivos de molibdênio, que hoje é extremamente raro no planeta.

A origem da vida na Terra é impossível sem meteoritos e cometas

Pesquisador da Texas Tech University, após analisar um enorme volume informações coletadas, apresentou uma teoria de como a vida poderia se formar na Terra. O cientista tem certeza de que o aparecimento de formas primitivas a vida mais simples em nosso planeta seria impossível sem a participação de cometas e meteoritos que caíram sobre ele. O pesquisador compartilhou seu trabalho na 125ª reunião anual da Geological Society of America, realizada em 31 de outubro em Denver, Colorado.

Autor do trabalho, professor de geociências do Texas universidade tecnológica(TTU) e curador do museu de paleontologia da universidade, Sankar Chatterjee disse que chegou a essa conclusão após analisar informações sobre os primeiros história geológica nosso planeta e comparando esses dados com várias teorias evolução química.

O especialista acredita que essa abordagem nos permite explicar um dos períodos mais ocultos e não totalmente compreendidos da história do nosso planeta. De acordo com muitos geólogos, a maior parte dos "bombardeios" espaciais envolvendo cometas e meteoritos ocorreu em uma época de cerca de 4 bilhões de anos atrás. Chatterjee acredita que a vida mais antiga na Terra se formou em crateras deixadas por impactos de meteoritos e cometas. E muito provavelmente isso aconteceu durante o bombardeio pesado tardio (3,8-4,1 bilhões de anos atrás), quando a colisão de pequenos objetos espaciais com o nosso planeta aumentou dramaticamente. Naquela época, havia vários milhares de casos de cometas caindo ao mesmo tempo. Curiosamente, essa teoria é indiretamente apoiada pelo Modelo de Nice. Segundo ele, o número real de cometas e meteoritos que deveriam ter caído na Terra naquele momento corresponde ao número real de crateras na Lua, que por sua vez era uma espécie de escudo para o nosso planeta e não permitia o bombardeio sem fim para destruí-lo.

Alguns cientistas sugerem que o resultado desse bombardeio é a colonização da vida nos oceanos da Terra. Ao mesmo tempo, vários estudos sobre este tema indicam que o nosso planeta tem mais inventárioágua do que deveria. E esse excedente é atribuído a cometas que voaram até nós da Nuvem de Oort, presumivelmente localizada em um ano luz de nós.

Chatterjee aponta que as crateras formadas por essas colisões foram preenchidas com água derretida dos próprios cometas, bem como os blocos de construção químicos necessários para a formação dos organismos mais simples. Ao mesmo tempo, o cientista acredita que aqueles lugares onde a vida não apareceu mesmo após esse bombardeio simplesmente se revelaram inadequados para isso.

“Quando a Terra se formou há cerca de 4,5 bilhões de anos, era completamente inadequada para o aparecimento de organismos vivos nela. Era um verdadeiro caldeirão fervente de vulcões, gás quente venenoso e meteoritos caindo constantemente sobre ele”, escreve o jornal online AstroBiology, referindo-se ao cientista.

“E depois de um bilhão de anos, tornou-se um planeta tranquilo e calmo, rico em enormes reservas de água, habitado por vários representantes vida microbiana - os ancestrais de todas as coisas vivas."

A vida na Terra pode ter se originado do barro

Um grupo de cientistas liderado por Dan Luo, da Universidade de Cornell, apresentou a hipótese de que a argila comum poderia servir como concentrador para as biomoléculas mais antigas.

Inicialmente, os pesquisadores não estavam preocupados com o problema da origem da vida - eles estavam procurando uma maneira de aumentar a eficiência dos sistemas de síntese de proteínas livres de células. Em vez de deixar o DNA e suas proteínas de suporte flutuarem livremente na mistura de reação, os cientistas tentaram forçá-los em partículas de hidrogel. Esse hidrogel, como uma esponja, absorveu a mistura de reação, sorveu as moléculas necessárias e, como resultado, todos os componentes necessários ficaram presos em um pequeno volume - assim como acontece em uma célula.

Os autores do estudo tentaram então usar a argila como um substituto barato para o hidrogel. As partículas de argila se tornaram semelhantes às partículas de hidrogel, tornando-se uma espécie de microrreatores para biomoléculas interativas.

Tendo recebido tais resultados, os cientistas não puderam deixar de relembrar o problema da origem da vida. As partículas de argila, com sua capacidade de absorver biomoléculas, poderiam servir como os primeiros biorreatores para as primeiras biomoléculas antes de terem membranas. Essa hipótese também é apoiada pelo fato de que a lixiviação de silicatos e outros minerais das rochas com a formação de argila começou, segundo estimativas geológicas, pouco antes, segundo os biólogos, das biomoléculas mais antigas começarem a se combinar em protocélulas.

Na água, ou melhor, em solução, pouco poderia acontecer, porque os processos em solução são absolutamente caóticos, e todos os compostos são muito instáveis. Argila Ciência moderna- mais precisamente, a superfície das partículas de minerais argilosos - é considerada como uma matriz sobre a qual os polímeros primários podem se formar. Mas esta também é apenas uma das muitas hipóteses, cada uma das quais tem seus próprios pontos fortes e lados fracos. Mas para simular a origem da vida em grande escala, é preciso realmente ser Deus. Embora no Ocidente hoje já existam artigos com os títulos "Cell Construction" ou "Cell Modeling". Por exemplo, um dos últimos ganhadores do Nobel, James Szostak, está agora tentando ativamente criar modelos celulares eficazes que se reproduzem por conta própria, reproduzindo sua própria espécie.

Água é parte integral corpos dos seres vivos. Sangue, músculos, gordura, cérebro e até ossos contêm água em grandes quantidades. Normalmente, a água representa 65-75% do peso corporal de um organismo vivo. O corpo de alguns animais marinhos, como as águas-vivas, contém até 97-98% de água. Todos os processos que ocorrem no corpo de animais e plantas ocorrem apenas com a participação de soluções aquosas. A vida é impossível sem água.

A primeira preocupação do organismo emergente é a nutrição. Encontrar comida em terra é muito mais difícil do que no mar. As plantas terrestres precisam de raízes longas para extrair água e nutrientes dissolvidos nela. Os animais ganham seu sustento com grande esforço. Outra coisa no mar. dissolvido em água salgada do mar nutrientes. Assim, as plantas marinhas são cercadas por todos os lados pela solução nutritiva e a absorvem facilmente.

É igualmente importante para o corpo manter seu corpo no espaço. Em terra, esta é uma tarefa muito difícil. Ambiente aéreo muito escasso. Para ficar no chão, você deve ter dispositivos especiais - membros fortes ou raízes fortes. Em terra, o maior animal é o elefante. Mas uma baleia é 40 vezes mais pesada que um elefante. Se um animal tão grande começasse a se mover em terra, ele simplesmente morreria, incapaz de suportar seu próprio peso. Nem a pele grossa nem as costelas maciças teriam sido suficientes para suportar esta carcaça de 100 toneladas. A água é uma questão completamente diferente. Todo mundo sabe que na água você pode facilmente levantar uma pedra pesada, que em terra você mal consegue mover. Isso acontece porque cada corpo na água perde tanto peso quanto a água deslocada por ele pesa. É por isso que a baleia precisa gastar 10 vezes menos esforço para se mover na água do que levaria esse gigante em terra. Seu corpo, sustentado por água de todos os lados, adquire maior flutuabilidade, e as baleias, apesar de seu enorme peso, podem alta velocidade superar grandes distâncias. As maiores plantas também vivem no mar. A alga macrocystis atinge 150-200 metros de comprimento. Na Terra, esses gigantes são raros mesmo entre as árvores. A água suporta uma enorme massa desta alga. Para fixação ao solo, não requer raízes fortes, pois plantas terrestres.

Além disso, a temperatura no mar é mais constante do que no ar. E isso é muito importante, pois você não precisa procurar proteção do frio no inverno e do calor no verão. Em terra, a diferença entre a temperatura do ar no inverno e no verão chega a 80-90 graus em algumas áreas. Em vários lugares da Sibéria, a temperatura no verão atinge 35 a 40 graus de calor e no inverno há geadas de 50 a 55 graus. Na água, as diferenças sazonais de temperatura geralmente não excedem 20 graus. Para se proteger do frio, os animais terrestres são cobertos pelo inverno com pelos fofos, uma camada de gordura subcutânea e hibernam em tocas e tocas durante o inverno. É difícil para as plantas lidar com o solo congelado. É por isso que, em um inverno particularmente frio, pássaros, animais e outros animais terrestres morrem em massa, assim como as árvores congelam até a morte.

Enviar seu bom trabalho na base de conhecimento é simples. Use o formulário abaixo

Bom trabalho para o site">

Estudantes, estudantes de pós-graduação, jovens cientistas que usam a base de conhecimento em seus estudos e trabalhos ficarão muito gratos a você.

Hospedado em http://www.allbest.ru/

A origem da vida emquenteagua

1. A vida na Terra pode ter se originado em lagos vulcânicos

As primeiras células vivas primitivas podem aparecer nas águas de lagos frescos, que foram aquecidos e saturados de microelementos por fontes geotérmicas pré-históricas. Isso é afirmado por cientistas russos e americanos em um artigo publicado na revista Proceedings of o Nacional Academia de Ciências. A maioria dos geólogos e biólogos evolucionistas acredita que a vida na Terra em sua forma moderna se originou nas águas do oceano primário, que cobria quase toda a superfície do planeta. Acredita-se que este oceano era um caldo espesso de aminoácidos e outros “blocos de construção da vida”, dos quais surgiram as primeiras células vivas. Um grupo de geólogos e biólogos evolucionários liderados por um nativo da Rússia, Evgeny Kunin, da Instituto Nacional saúde na cidade de Bethesda (EUA) novo argumento a favor teoria alternativa- a origem da vida em lagos de água doce, cuja água recebe vapor e água quente de fontes geotérmicas. Nos últimos anos, tem havido muitas evidências de que a atividade vulcânica e outros processos geotérmicos desempenharam um papel papel importante na origem da vida. Assim, em fevereiro de 2010, geólogos britânicos e alemães propuseram uma nova teoria da origem da vida, segundo a qual as primeiras células apareceram na foz dos vulcões submarinos e só então povoaram os oceanos inteiros. Em outubro de 2011, outro grupo de cientistas encontrou evidências disso nos depósitos de antigos pedras na Groenlândia. Kunin e seus colegas “transferiram” vulcões das águas do oceano primário “salgado” para lagos de água doce nos trechos de terra que existiam em história antiga Terra, comparando composição química células com um conjunto de elementos nas águas dos lagos geotérmicos modernos. Em seu estudo, os autores do artigo sugeriram que as células primárias deveriam ter se desenvolvido na área que fosse menos diferente delas em composição química. A partir deste ponto de vista, água do mar não é um ambiente ideal para o desenvolvimento da vida - a concentração de sódio, potássio, manganês, zinco e íons de outros bioelementos importantes difere significativamente dos celulares. Mesmo os microrganismos mais primitivos possuem um complexo sistema de "bombas" especiais que impedem que o citoplasma se misture com água do mar. É improvável que tais defesas já existissem nas primeiras protocélulas. Os cientistas compararam a composição química do citoplasma nas células de muitos organismos modernos e concentrações "médias" derivadas de aminoácidos, metais biologicamente importantes e outras substâncias. Eles então os compararam com perfis típicos de micronutrientes nos oceanos atuais, composição oceânica primordial estimada e água nos lagos geotérmicos atuais. Descobriu-se que os lagos vulcânicos eram o "berço" mais favorável para a origem da vida. Como observam Kunin e seus colegas, apenas em suas águas é suficiente condições fávoraveis para a formação de estruturas de proteínas básicas e outras moléculas importantes que formam a base da célula. Segundo os cientistas, esses lagos podem ser formados como resultado da interação da água que entra na Terra junto com meteoritos e rochas quentes em profundidade. A água durante sua jornada da superfície para as camadas profundas "coletou" potássio, sódio e outros oligoelementos importantes e retornou com eles na forma de vapor geotérmico, que foi depositado nos lagos. Como os geólogos acreditam, tais condições podem ter existido de forma estável por muitos milhões de anos, o que deu à vida uma grande chance de aparecer. As conclusões dos cientistas são confirmadas pelo fato de que uma composição química semelhante é característica das águas de fontes geotérmicas nas proximidades do vulcão Mutnovsky em Kamchatka.

2. Evolução química

Evolução química ou evolução prebiótica - o estágio que precedeu o surgimento da vida, durante o qual surgiram substâncias orgânicas e prebióticas não moléculas orgânicas sob a influência de energia externa e fatores de seleção e devido à implantação de processos de auto-organização que são característicos de todos relativamente sistemas complexos, que sem dúvida são todas moléculas contendo carbono. Além disso, esses termos denotam a teoria do surgimento e desenvolvimento daquelas moléculas que são de fundamental importância para o surgimento e desenvolvimento da matéria viva. Tudo o que se sabe sobre a química da matéria permite limitar o problema da evolução química ao quadro do chamado "chauvinismo água-carbono", postulando que a vida no nosso Universo está representada na única opção possível: como um "modo de existência de corpos proteicos", viável devido à combinação única das propriedades de polimerização do carbono e as propriedades despolarizantes da fase líquida ambiente aquático, como condições conjuntamente necessárias e/ou suficientes (?) para o surgimento e desenvolvimento de todas as formas de vida que conhecemos. Isso implica que, pelo menos, dentro de uma biosfera formada, pode haver apenas um código de hereditariedade comum a todos os seres vivos de uma dada biota, mas até agora resta questão aberta se existem outras biosferas fora da Terra e se outras variantes do aparelho genético são possíveis. Também não se sabe quando e onde a evolução química começou. Quaisquer termos são possíveis após o final do segundo ciclo de formação estelar, que ocorreu após a condensação de produtos de explosões de supernovas, fornecendo elementos pesados ​​para o espaço interestelar (com massa atômica acima de 26). A segunda geração de estrelas, já com sistemas planetários, enriquecido em elementos pesados, necessários para a implementação da evolução química, apareceu 0,5-1,2 bilhão de anos após o Big Bang. Sob certas condições bastante prováveis, quase qualquer ambiente pode ser adequado para o lançamento da evolução química: as profundezas dos oceanos, o interior dos planetas, suas superfícies, formações protoplanetárias e até nuvens. gás interestelar, o que é confirmado pela ampla detecção no espaço por métodos astrofísicos de muitos tipos de substâncias orgânicas - aldeídos, álcoois, açúcares e até o aminoácido glicina, que juntos podem servir como material de partida para a evolução química, que tem como fim resultar o surgimento da vida.

3. Hipóteses de evolução química

O aparecimento no espaço ou na Terra de condições para a síntese autocatalítica de grandes volumes e uma variedade significativa de moléculas contendo carbono, ou seja, o surgimento em processos abiogênicos de substâncias necessárias e suficientes para o início da evolução química. O aparecimento de agregados fechados relativamente estáveis ​​de tais moléculas, permitindo isolar-se de meio Ambiente que com ela se torne possível a troca seletiva de matéria e energia, ou seja, o surgimento de certas estruturas protocelulares. O aparecimento em tais agregados de compostos químicos capazes de auto-mudança e auto-replicação sistemas de informação, ou seja, a ocorrência unidades elementares código hereditário. O aparecimento da dependência mútua entre as propriedades das proteínas e as funções das enzimas com portadores de informação (RNA, DNA), ou seja, o surgimento do próprio código de hereditariedade, como Condição necessaria já para a evolução biológica.

Uma grande contribuição para o esclarecimento dessas questões, entre outras, foi feita pelos seguintes cientistas:

Alexander Oparin: Coacervados.

Harold Urey e Stanley Miller em 1953: Emergência de biomoléculas simples em uma atmosfera antiga simulada.

Sydney Fox: Microesferas de protenoides.

Thomas Check (Universidade do Colorado) e Sidney Altman (Universidade de Yale New Haven Connecticut) em 1981: Fissão de RNA autocatalítica: "Ribozymes" combinam catálise e informação em uma molécula. Eles são capazes de se separar da cadeia de RNA mais longa e juntar as extremidades restantes novamente.

Walter Gilbert (Harvard University of Cambridge) desenvolve em 1986 a ideia de um mundo de RNA.

Gunther von Kiedrowski (Ruhr-University Bochum) apresenta em 1986 o primeiro sistema auto-replicante baseado em DNA, uma importante contribuição para a compreensão das funções de crescimento de sistemas auto-replicantes

Manfred Eigen (Instituto Max Planck, Faculdade de Química Biofísica, Göttingen): Evolução de conjuntos de moléculas de RNA. Hiperciclo.

Julius Rebeck (Cambridge) cria uma molécula artificial (Aminoadenosintriazidester) que se auto-replica em solução de clorofórmio. As cópias ainda são idênticas ao padrão, então a evolução é impossível para essas moléculas.

John Corlis (Centro Goddard vôos espaciais- NASA): As fontes termais dos mares fornecem a energia e os produtos químicos que tornam possível a evolução química independente do ambiente espacial. Ainda hoje eles são o ambiente de vida para as arqueobactérias (Archaea), que eram originalmente de muitas maneiras.

Günter Wächtershäuser (Munique) - hipótese do mundo dos sulfetos de ferro: as primeiras estruturas auto-replicantes com metabolismo surgiram na superfície da pirita. Pirita (sulfeto de ferro) definido para este a energia necessária. Ao crescer e novamente decompor os cristais de pirita, esses sistemas podiam crescer e se multiplicar, e diferentes populações confrontavam diferentes condições ambientais (condições de seleção).

A.G. Cairns-Smith (Universidade de Glasgow) e David C. Mauerzall (Rockefeller-Universität Nova York, Nova York) veem os minerais argilosos como um sistema que está sujeito à evolução química a princípio, resultando em muitos cristais auto-replicantes diferentes. Esses cristais atraem moléculas orgânicas com sua carga elétrica e catalisam a síntese de biomoléculas complexas, e a quantidade de informação das estruturas cristalinas serve primeiro como matriz. Esses compostos orgânicos tornam-se cada vez mais complexos até que possam se multiplicar sem a ajuda de minerais argilosos.

Wolfgang Weigand, Mark Derr e outros (Max Planck Institute Faculdade de Biogeoquímica, Jena) mostraram em 2003 que o sulfeto de ferro pode catalisar a síntese de amônia a partir de nitrogênio molecular.

4. A teoria de Wächterhäuser

química geotérmica Wächterhäuser

Teoria do mundo ferro-enxofre

Uma forma particularmente intensa da contribuição de minerais e rochas para a síntese prebiótica de moléculas orgânicas deve ocorrer na superfície dos minerais de sulfeto de ferro. A teoria de Miller-Urey tem limitações significativas, especialmente devido à explicação errônea para a polimerização dos constituintes monoméricos de uma biomolécula. Bactérias anaeróbicas, cujo metabolismo ocorre com a participação de ferro e enxofre, ainda existem hoje. Crescimento de cristais de sulfeto de ferro FeS2 Um cenário alternativo foi desenvolvido desde o início dos anos 80 por Günter Wächterhäuser. De acordo com essa teoria, a vida na Terra surgiu na superfície de minerais ferro-enxofre, ou seja, sulfetos, que ainda hoje são formados por processos geológicos, e na Terra jovem deveria ter sido muito mais comum. Essa teoria, em oposição à hipótese do mundo do RNA, sugere que o metabolismo precedeu o aparecimento de enzimas e genes. Sugere-se como local adequado os fumantes negros no fundo dos oceanos, onde alta pressão, alta temperatura, sem oxigênio e abundante várias conexões que poderia servir material de construção"tijolos da vida" ou um catalisador em uma cadeia de reações químicas. A grande vantagem desta hipótese sobre suas antecessoras é que, pela primeira vez, a formação de biomoléculas complexas está associada a uma fonte de energia constante e confiável. A energia é liberada durante a redução de minerais ferro-enxofre parcialmente oxidados, como a pirita (FeS2), com hidrogênio (equação de reação: FeS2 + H2 \;\overrightarrow(\leftarrow)\; FeS + H2S), e essa energia é suficiente para a síntese endotérmica de biomoléculas de elementos estruturais monoméricos e sua polimerização:

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

Outros metais, como o ferro, também formam sulfetos insolúveis. Além disso, a pirita e outros minerais ferro-enxofre têm uma superfície carregada positivamente, na qual biomoléculas predominantemente carregadas negativamente (ácidos orgânicos, ésteres fosfóricos, tióis) podem ser localizadas, concentradas e reagir umas com as outras. As substâncias necessárias para isso (sulfeto de hidrogênio, monóxido de carbono e sais ferrosos) caem da solução na superfície desse “mundo ferro-enxofre”. Wächterhäuser baseia-se nos mecanismos fundamentais do metabolismo existentes para sua teoria e deriva deles um cenário fechado para a síntese de moléculas orgânicas complexas (ácidos orgânicos, aminoácidos, açúcar, bases nitrogenadas, gorduras) de compostos inorgânicos simples encontrados em gases vulcânicos (NH3, H2, CO, CO2, CH4, H2S). Em contraste com o experimento de Miller-Urey, nenhuma fonte de energia externa está envolvida, na forma de raios ou radiação ultravioleta; além disso, os primeiros estágios de síntese em altas temperaturas e pressões ocorrem muito mais rápido (por exemplo, catalisado por enzimas reações químicas). Em temperaturas de vulcões subaquáticos de até 350°C, o surgimento de vida é bastante concebível. Só mais tarde, se sensível a temperaturas altas catalisadores (vitaminas, proteínas), a evolução deveria ter ocorrido a uma temperatura mais baixa. O cenário de Wächterhäuser é bem adequado às condições das fontes hidrotermais de profundidade, uma vez que a diferença de temperatura permite uma distribuição semelhante de reações. Os microorganismos mais antigos que vivem hoje são os mais resistentes ao calor, a temperatura limite máxima conhecida para seu crescimento é de +122°C. Além disso, centros ativos de ferro-enxofre ainda estão envolvidos na processos bioquímicos, o que pode indicar o envolvimento primário dos minerais Fe-S no desenvolvimento da vida.

5. mundo RNA

A hipótese do mundo do RNA foi apresentada pela primeira vez em 1986 por Walter Gilbert e afirmou que as moléculas de RNA eram os precursores dos organismos. A hipótese é baseada na capacidade do RNA de armazenar, transmitir e reproduzir Informação genética, bem como sua capacidade de catalisar reações como ribozimas. NO ambiente evolutivo Moléculas de RNA que se multiplicam predominantemente seriam mais comuns do que outras. O ponto de partida são moléculas de RNA auto-replicantes simples. Alguns deles têm a capacidade de catalisar a síntese de proteínas, que por sua vez catalisam a síntese de RNA e sua própria síntese (o desenvolvimento da tradução). Algumas moléculas de RNA estão conectadas em uma dupla hélice de RNA, elas se desenvolvem em moléculas de DNA e portadoras de informações hereditárias (desenvolvimento transcricional). A base são certas moléculas de RNA que podem copiar qualquer amostra de RNA, incluindo elas mesmas. Jennifer A. Doudna e Jack W. Szostak usaram como modelo para o desenvolvimento desse tipo de RNA que se corta e se emenda em um íntron procariótico. organismo unicelular Tetrahymena thermophila. Isso confirma que os próprios rRNAs são moléculas catalíticas nos ribossomos e, portanto, o RNA catalisa a síntese de proteínas. No entanto, as limitações são que com RNA auto-replicante, não mono-, mas oligonucleotídeos são as ligações constituintes e substâncias auxiliares são necessárias. Em 2001, descobriu-se que os centros catalíticos importantes dos ribossomos são o RNA, e não, como se aceitava anteriormente, as proteínas. Isso mostra que a função catalítica do RNA, como sugerido pela hipótese do mundo do RNA, é usada pelos seres vivos hoje.

Como os ribossomos são considerados organelas celulares muito primitivas, essa descoberta é considerada uma importante contribuição para fundamentar a hipótese do mundo do RNA. Já é seguro dizer que as moléculas de RNA podem sintetizar proteínas a partir de aminoácidos. A este respeito, nucleoproteínas (complexos ácidos nucleicos com proteínas) também são de interesse como possíveis precursores de RNA. Outro precursor de RNA poderia ser hidrocarbonetos aromáticos policíclicos. Hipótese do mundo poli Hidrocarbonetos aromáticos tenta responder à questão de como os primeiros RNAs surgiram, oferecendo uma variante da evolução química de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos para cadeias semelhantes a RNA.

Hospedado em Allbest.ru

Documentos Semelhantes

Objetos conhecimento biológico e estrutura Ciências Biológicas. Hipóteses da origem da vida e do código genético. Conceitos do início e evolução da vida. Hierarquia do sistema de organização dos organismos vivos e suas comunidades. Ecologia e relações dos seres vivos.

resumo, adicionado em 01/07/2010


O mistério da origem da vida na Terra. A evolução da origem da vida na Terra e a essência dos conceitos da química evolutiva. Análise evolução bioquímica teoria do acadêmico Oparin. Etapas do processo que levou ao surgimento da vida na Terra. Problemas na teoria da evolução.

resumo, adicionado em 23/03/2012


A especificidade da matéria viva e os problemas do estudo da vida selvagem em ciências naturais. Conceitos sobre a origem da vida no planeta e a evolução dos organismos vivos. Origem e desenvolvimento sistema solar. A teoria dos níveis estruturais de organização da matéria biótica.

teste, adicionado em 10/06/2012


A essência da hipótese da evolução bioquímica, suposições origem extraterrestre vida (Panspermia), teoria curso estável vida. Seus fundadores e apoiadores. Fontes e correntes do conceito filosófico e teísta do criacionismo por cientistas cristãos.

apresentação, adicionada em 27/02/2011


resumo, adicionado em 19/11/2010


A natureza da vida, sua origem, a diversidade dos seres vivos e a semelhança estrutural e funcional que os une. Razões para o domínio da teoria da evolução. Hipóteses da ciência natural sobre a origem da vida. Visões cristãs sobre a origem do homem.

trabalho de conclusão de curso, adicionado em 12/06/2013


Importância da teoria de Darwin na história da biologia. Herdado morfológico e características fisiológicas organismos vivos. Hipóteses criacionistas modernas. Teoria da origem da vida. O uso de células-tronco. Processos de envelhecimento e velhice.

resumo, adicionado em 20/08/2015


Característica ideias gerais sobre a evolução e as propriedades básicas dos seres vivos, que são importantes para a compreensão dos padrões de evolução do mundo orgânico na Terra. Generalização de hipóteses e teorias sobre a origem da vida e fases de evolução das formas e espécies biológicas.

trabalho de conclusão de curso, adicionado em 27/01/2010


O surgimento da teoria da evolução e seu significado. A ideia da gradação dos seres vivos e a teoria da variabilidade das espécies. Leis da evolução Zh.B. Lamarck. O conceito de seleção artificial. Significado da teoria da evolução de Ch. Darwin. Os resultados da ação da seleção natural.

trabalho de controle, adicionado em 13/11/2009


Teorias da evolução - um sistema de idéias e conceitos das ciências naturais sobre o desenvolvimento progressivo da biosfera da Terra, suas biogeocenoses constituintes, táxons individuais e espécies. Hipóteses de evolução bioquímica, panspermia, estado estacionário de vida, geração espontânea.

A ciência

Segundo os cientistas, a vida na terra começou há cerca de 3 bilhões de anos: durante este tempo, os organismos mais simples se desenvolveram em formas complexas vida. No entanto, ainda é um mistério para os cientistas como a vida começou no planeta, e eles apresentam várias teorias para explicar esse fenômeno:

1. Faíscas elétricas

Durante experimento famoso Miller-Urey Experiment, os cientistas provaram que os raios podem contribuir para o aparecimento das principais substâncias necessárias para a origem da vida: faíscas elétricas formam aminoácidos em uma atmosfera composta por grandes quantidades de água, metano, amônia e hidrogênio. Então formas de vida mais complexas evoluíram a partir dos aminoácidos. Essa teoria foi um pouco alterada depois que os pesquisadores descobriram que a atmosfera do planeta há bilhões de anos era pobre em hidrogênio. Cientistas sugeriram que metano, amônia e hidrogênio estavam contidos em nuvens vulcânicas saturadas cargas eletricas.

2. Barro

O químico Alexander Graham Cairns-Smith, da Universidade de Glasgow, na Escócia, teorizou que, no início da vida, a argila continha muitos compostos orgânicos que estavam próximos uns dos outros e que a argila ajudou a organizar essas substâncias em estruturas semelhantes aos nossos genes.

O DNA armazena informações sobre a estrutura das moléculas, e a sequência genética do DNA indica como os aminoácidos devem ser construídos nas proteínas. Cairns-Smith sugere que os cristais de argila ajudaram a organizar as moléculas orgânicas em estruturas ordenadas, e mais tarde as próprias moléculas começaram a fazer isso, "sem a ajuda" da argila.

3. Fontes de águas profundas

De acordo com essa teoria, a vida se originou em fontes hidrotermais submarinas que ejetaram moléculas ricas em hidrogênio. Em sua superfície rochosa, essas moléculas poderiam se unir e se tornarem catalisadores minerais para as reações que levaram ao nascimento da vida. Mesmo agora, essas fontes hidrotermais, ricas em energia química e térmica, abrigam alguns um grande número de Criaturas vivas.

4. Partida de gelo

3 bilhões de anos atrás, o Sol não brilhava tanto quanto agora e, consequentemente, menos calor atingiu a Terra. É bem possível que a superfície da terra estava coberta por uma espessa camada de gelo que protegia a frágil matéria orgânica que estão na água abaixo dele, de raios ultravioleta e impacto no espaço. Além disso, o frio ajudou as moléculas a sobreviverem por mais tempo, permitindo as reações que levaram ao nascimento da vida.

5. Mundo do RNA

O DNA precisa de proteínas para se formar, e as proteínas precisam de DNA para se formar. Como eles poderiam se formar sem o outro? Os cientistas sugeriram que o RNA estava envolvido nesse processo, que, como o DNA, armazena informações. A partir do RNA, respectivamente, as proteínas e o DNA foram formados., que o substituiu por sua maior eficiência.

Outra questão surgiu: "Como surgiu o RNA?". Alguns acreditam que ele apareceu espontaneamente no planeta, enquanto outros negam tal possibilidade.

6. Teoria "simples"

Alguns cientistas sugeriram que a vida não se desenvolveu a partir de moléculas complexas como o RNA, mas de moléculas simples que interagiam umas com as outras. Eles podem ter estado em conchas simples, igual a membranas celulares. Como resultado da interação dessas moléculas simples, moléculas complexas que reagem com mais eficiência.

7. Panspermia

Finalmente, a vida poderia ter se originado não em nosso planeta, mas trazida do espaço: na ciência, esse fenômeno é chamado de panspermia. Essa teoria tem uma base muito sólida: devido ao impacto cósmico, fragmentos de pedras são periodicamente separados de Marte, que chegam à Terra. Depois que os cientistas descobriram meteoritos marcianos em nosso planeta, eles sugeriram que esses objetos trouxeram bactérias com eles. Se você acredita neles, então somos todos marcianos. Outros pesquisadores sugeriram que os cometas trouxeram vida de outros sistemas estelares. Mesmo que estejam certos, a humanidade procurará uma resposta para outra pergunta: "Como a vida se originou no espaço?".