Existe uma hipótese sobre a possível introdução de bactérias, micróbios e outros organismos minúsculos através da introdução de corpos celestes. Organismos se desenvolveram e como resultado de transformações de longo prazo, a vida gradualmente apareceu na Terra. A hipótese considera organismos que podem funcionar mesmo em um ambiente anóxico e em temperaturas anormalmente altas ou baixas.
Isso se deve à presença de bactérias migrantes em asteroides e meteoritos, que são fragmentos de colisões de planetas ou outros corpos. Devido à presença de uma casca externa resistente ao desgaste, bem como devido à capacidade de retardar todos os processos da vida (às vezes se transformando em esporo), esse tipo de vida é capaz de se mover por muito tempo e por muito tempo distâncias.
Ao entrar em condições mais hospitaleiras, os “viajantes intergalácticos” ativam as principais funções de suporte à vida. E sem perceber, eles formam, com o tempo, a vida na Terra.
Vivendo do não-vivo
O fato da existência de substâncias sintéticas e orgânicas hoje é inegável. Além disso, no século XIX, o cientista alemão Friedrich Wöhler sintetizou matéria orgânica (ureia) a partir de matéria inorgânica (cianato de amônio). Em seguida, os hidrocarbonetos foram sintetizados. Assim, a vida no planeta Terra provavelmente se originou por síntese de material inorgânico. Através da abiogênese, teorias da origem da vida são apresentadas.
Uma vez que o principal papel na estrutura de qualquer organismo orgânico é desempenhado por aminoácidos. Seria lógico supor que eles estivessem envolvidos no assentamento da Terra com vida. Com base nos dados obtidos no experimento de Stanley Miller e Harold Urey (a formação de aminoácidos pela passagem de uma carga elétrica através de gases), podemos falar sobre a possibilidade de formação de aminoácidos. Afinal, os aminoácidos são os blocos de construção com os quais os sistemas complexos do corpo e de qualquer vida, respectivamente, são construídos.
Hipótese cosmogônica
Provavelmente a interpretação mais popular de todas, que todo estudante conhece. A Teoria do Big Bang tem sido e continua sendo um tema quente de discussão. O Big Bang surgiu de um ponto singular de acumulação de energia, pelo qual o Universo se expandiu significativamente. Corpos cósmicos foram formados. Apesar de toda a consistência, a Teoria do Big Bang não explica a formação do universo em si. Na verdade, nenhuma hipótese existente pode explicá-lo.
Simbiose de organelas de organismos nucleares
Essa versão da origem da vida na Terra também é chamada de endossimbiose. As disposições claras do sistema foram elaboradas pelo botânico e zoólogo russo K. S. Merezhkovsky. A essência deste conceito reside na coabitação mutuamente benéfica da organela com a célula. O que, por sua vez, sugere endossimbiose, como uma simbiose benéfica para ambas as partes com a formação de células eucarióticas (células nas quais está presente um núcleo). Então, com a ajuda da transferência de informações genéticas entre bactérias, foi realizado seu desenvolvimento e aumento populacional. De acordo com esta versão, todo o desenvolvimento posterior da vida e das formas de vida se deve ao ancestral anterior das espécies modernas.
Geração espontânea
Esse tipo de afirmação, no século XIX, não poderia ser tomada sem uma parcela de ceticismo. O súbito aparecimento de espécies, ou seja, a formação de vida a partir de coisas não vivas, parecia uma fantasia para as pessoas daquela época. Ao mesmo tempo, a heterogênese (o método de reprodução, pelo qual nascem indivíduos muito diferentes dos pais) foi reconhecida como uma explicação razoável da vida. Um exemplo simples seria a formação de um sistema complexo viável a partir de substâncias em decomposição.
Por exemplo, no mesmo Egito, os hieróglifos egípcios relatam o aparecimento de uma vida diversa de água, areia, restos de plantas em decomposição e podres. Esta notícia não teria surpreendido os antigos filósofos gregos. Ali, a crença sobre a origem da vida a partir do inanimado era percebida como um fato que não exigia comprovação. O grande filósofo grego Aristóteles falou da verdade visível desta forma: “os pulgões são formados a partir de comida podre, o crocodilo é o resultado de processos em troncos podres debaixo d'água”. Misteriosamente, mas apesar de todo tipo de perseguição da Igreja, a convicção sob o seio do mistério viveu por um século.
Os debates sobre a vida na Terra não podem durar para sempre. É por isso que, no final do século XIX, o microbiologista e químico francês Louis Pasteur realizou suas análises. Sua pesquisa era estritamente científica. O experimento foi realizado em 1860-1862. Graças à remoção de disputas de um estado sonolento, Pasteur conseguiu resolver o problema da geração espontânea de vida. (Pelo qual recebeu o prêmio da Academia Francesa de Ciências)
Criação da existência a partir de argila comum
Parece loucura, mas na realidade esse tema tem direito à vida. Afinal, não é em vão que o cientista escocês A.J. Cairns-Smith apresentou uma teoria da proteína sobre a vida. Fortemente formando a base de estudos semelhantes, ele falou sobre a interação em nível molecular entre componentes orgânicos e argila simples... Estando sob sua influência, os componentes formaram sistemas estáveis em que ocorreram mudanças na estrutura de ambos os componentes, formação de uma vida sustentável. De uma forma tão única e original, Kearns-Smith explicou sua posição. Cristais de argila, com inclusões biológicas, deram origem à vida juntos, após o que sua “cooperação” terminou.
Teoria das catástrofes permanentes
De acordo com o conceito desenvolvido por Georges Cuvier, o mundo que você pode ver agora não é nada primário. E o que ele é, então é apenas mais um elo em uma corrente consistentemente rasgada. Isso significa que vivemos em um mundo que acabará por sofrer uma extinção em massa da vida. Ao mesmo tempo, nem tudo na Terra foi submetido à destruição global (por exemplo, houve uma inundação). Algumas espécies, no curso de sua adaptabilidade, sobreviveram, povoando assim a Terra. A estrutura das espécies e da vida, de acordo com Georges Cuvier, permaneceu inalterada.
A matéria como realidade objetiva
O tema principal do ensino são várias esferas e áreas que aproximam a compreensão da evolução, do ponto de vista das ciências exatas. (o materialismo é uma visão de mundo na filosofia que revela todas as circunstâncias causais, fenômenos e fatores da realidade. As leis são aplicáveis ao homem, à sociedade, à Terra). A teoria foi apresentada por conhecidos adeptos do materialismo, que acreditam que a vida na Terra se originou de transformações no nível da química. Além disso, eles ocorreram há quase 4 bilhões de anos. A explicação da vida tem uma ligação direta com o DNA, (ácido desoxirribonucleico) RNA (ácido ribonucleico), bem como alguns HMCs (compostos de alto peso molecular, neste caso proteínas).
O conceito foi formado por meio de pesquisas científicas, revelando a essência da biologia molecular e genética, a genética. As fontes são confiáveis, especialmente devido à sua juventude. Afinal, os estudos da hipótese sobre o mundo do RNA começaram a ser realizados no final do século XX. Uma enorme contribuição para a teoria foi feita por Carl Richard Woese.
Ensinamentos de Charles Darwin
Falando sobre a origem das espécies, é impossível não mencionar uma pessoa verdadeiramente brilhante como Charles Darwin. O trabalho de sua vida, a seleção natural, lançou as bases para movimentos ateus de massa. Por outro lado, deu um impulso sem precedentes à ciência, um terreno inesgotável para pesquisa e experimentação. A essência da doutrina era a sobrevivência das espécies ao longo da história, adaptando os organismos às condições locais, a formação de novas feições que auxiliassem na competição.
A evolução refere-se a alguns processos destinados a mudar a vida de um organismo e o próprio organismo ao longo do tempo. Por traços hereditários, eles significam a transferência de informações comportamentais, genéticas ou de outro tipo (transmissão de mãe para filho).
As principais forças do movimento da evolução, segundo Darwin, é a luta pelo direito de existir, por meio da seleção e variabilidade das espécies. Sob a influência das ideias darwinianas, no início do século XX, a pesquisa foi realizada ativamente em termos de ecologia, além de genética. O ensino da zoologia mudou radicalmente.
Criação de Deus
Muitas pessoas de todo o mundo ainda professam fé em Deus. O criacionismo é uma interpretação da formação da vida na Terra. A interpretação consiste em um sistema de afirmações baseado na Bíblia e considera a vida como um ser criado por um deus criador. Os dados são retirados do "Antigo Testamento", "Evangelho" e outros escritos sagrados.
As interpretações da criação da vida em diferentes religiões são um tanto semelhantes. Segundo a Bíblia, a terra foi criada em sete dias. O céu, o corpo celeste, a água e afins foram criados em cinco dias. No sexto dia, Deus criou Adão do barro. Vendo um homem entediado e solitário, Deus decidiu criar outro milagre. Tomando a costela de Adão, ele criou Eva. O sétimo dia foi reconhecido como um dia de folga.
Adão e Eva viveram sem problemas, até que o malévolo diabo na forma de uma cobra decidiu tentar Eva. Afinal, no meio do paraíso estava a árvore do conhecimento do bem e do mal. A primeira mãe convidou Adão para compartilhar a refeição, violando assim a palavra dada a Deus (ele proibiu tocar nos frutos proibidos).
As primeiras pessoas são expulsas para o nosso mundo, iniciando assim a história de toda a humanidade e da vida na Terra.
A ideia de vida na Terra é ambígua. Existem várias hipóteses sobre a origem da vida na Terra.
criacionismo – a vida terrena foi criada pelo Criador. Os seguidores de quase todos os ensinamentos religiosos mais comuns aderem às idéias sobre a criação divina do mundo. Atualmente é impossível provar ou refutar o conceito criacionista.
Hipótese da eternidade da vida - a vida, como o próprio universo, sempre existiu e existirá para sempre, não tendo começo nem fim. Ao mesmo tempo, corpos e formações separadas - galáxias, estrelas, planetas, organismos - surgem e morrem, ou seja, existência é limitada no tempo. A vida pode se espalhar de uma galáxia para outra, e essa ideia de "desviar" a vida do espaço para a Terra é chamada panspermia. As ideias de “eternidade e ausência de começo” da vida foram adotadas por muitos cientistas, entre eles S.P. Kostychev, V. I. Vernadsky.
A hipótese da geração espontânea de vida a partir de matéria inanimada. As ideias sobre a geração espontânea da vida são expressas desde a antiguidade. Por milhares de anos eles acreditaram na possibilidade constante geração espontânea de vida, considerando-o a forma usual para o surgimento de seres vivos a partir de matéria inanimada. Segundo muitos cientistas da Idade Média, os peixes podiam nascer do lodo, os vermes do solo, os ratos dos trapos, as moscas da carne podre.
No século XVII o cientista italiano F. Redi mostrou experimentalmente a impossibilidade de geração espontânea constante de seres vivos. Em vários recipientes de vidro ele colocou pedaços de carne. Ele deixou alguns deles abertos e cobriu alguns com musselina. As larvas de moscas apareceram apenas em vasos abertos, não em vasos fechados. Princípio de Redi: "os vivos vêm dos vivos". Finalmente, a versão da geração espontânea constante de organismos vivos foi refutada em meados do século XIX. L. Pasteur. Experimentos mostraram de forma convincente que, na era moderna, organismos vivos de qualquer tamanho são descendentes de outros organismos vivos.
A hipótese da evolução bioquímica. De acordo com as ideias expressas nos anos 20. século 20 A.I. Oparin, e depois J. Haldane, a vida, ou melhor, as coisas vivas, surgiram da matéria inanimada na Terra como resultado da evolução bioquímica.
Condições para o surgimento da vida na evolução bioquímica
Atualmente, os cientistas propuseram explicações mais ou menos prováveis de como várias formas de vida se desenvolveram gradualmente, passo a passo, a partir da matéria inanimada nas condições primárias da Terra. As seguintes condições contribuíram para o surgimento da vida através da evolução química:
- a ausência inicial de vida;
- a presença na atmosfera de compostos com propriedades redutoras (na quase total ausência de oxigênio O 2);
— presença de água e nutrientes;
- a presença de uma fonte de energia (temperatura relativamente alta, descargas elétricas potentes, alto nível de radiação UV).
O mecanismo da origem da vida
A idade da Terra é de cerca de 4,6 a 4,7 bilhões de anos. A vida tem sua própria história, que começou, segundo dados paleontológicos, de 3 a 3,5 bilhões de anos atrás.
Em 1924 acadêmico russo IA Oparina apresentar uma hipótese sobre o mecanismo da origem da vida. Em 1953, cientistas americanos S. Miller e G. Urey confirmou experimentalmente a hipótese da formação de substâncias orgânicas (monômeros) a partir de gases presentes na atmosfera primária da Terra.
Atualmente, já existem muitas evidências indiscutíveis de que atmosfera primária A Terra era anóxica e provavelmente consistia principalmente de vapor de água H 2 O, hidrogênio H 2 e dióxido de carbono CO 2 com uma pequena mistura de outros gases (NH 3 , CH 4 , CO, H 2 S). A vida que surgiu na Terra mudou gradualmente essas condições e transformou a química das camadas superiores do planeta.
A origem da vida na Terra - detalhes para mentes curiosas
De acordo com teoria bioquímica da I.A. Oparina na ausência de oxigênio e organismos vivos, abiogeno os compostos orgânicos mais simples foram sintetizados - monômeros, precursores de macromoléculas biológicas de matéria viva e uma série de outros compostos orgânicos.
Possíveis fontes de energia para a formação de substâncias orgânicas sem a participação de organismos vivos, aparentemente, eram descargas elétricas, radiação ultravioleta, partículas radioativas, raios cósmicos, ondas de choque de meteoritos que caíram na atmosfera terrestre, calor de intensa atividade vulcânica. Na ausência de oxigênio para destruí-los, bem como de organismos vivos que os usariam como alimento, matéria orgânica formada abiogenicamente acumulada nos oceanos - " caldo primário».
O próximo passo foi a formação de grandes polímeros a partir de pequenos monômeros orgânicos, novamente sem a participação de organismos vivos. O cientista americano S. Fox, como resultado do aquecimento de uma mistura de aminoácidos secos, obteve polipeptídeos de vários comprimentos. Eles foram chamados de proteinóides, ou seja, substâncias proteicas. Aparentemente, na Terra primitiva, a formação de tais proteinóides e polinucleotídeos com uma sequência aleatória de aminoácidos ou nucleotídeos poderia ocorrer durante a evaporação da água em reservatórios que permaneceram após a maré baixa.
Uma vez que um polímero é formado, ele é capaz de influenciar a formação de outros polímeros. Alguns proteinóides são capazes, como as enzimas, de catalisar certas reações químicas: essa habilidade foi provavelmente a principal característica que determinou sua evolução posterior. Experimentos mostram que um polinucleotídeo resultante de uma mistura de nucleotídeos pode servir de molde para a síntese de outro.
Devido à sua natureza anfotérica, os polipeptídeos formaram complexos hidrofílicos coloidais (ou seja, moléculas de água, formando uma concha ao redor das moléculas de proteína, separando-as de toda a massa de água). Neste caso, complexos individuais foram associados entre si, o que levou à formação de gotículas isoladas do meio primário. coacervados capaz de absorver e acumular seletivamente vários compostos. A seleção natural favoreceu a sobrevivência dos sistemas coacervados mais estáveis, capazes de complicações adicionais.
A auto-organização adicional de moléculas complexas, que ocorreu devido à concentração de moléculas lipídicas na fronteira entre os coacervados e o ambiente externo, levou à formação de partições do tipo membrana. Nas cavidades internas dos coacervados, onde as moléculas só podem penetrar seletivamente, a evolução começou das reações químicas para as bioquímicas. Um dos passos mais importantes dessa teoria foi a combinação da capacidade dos polinucleotídeos com a atividade catalítica das proteínas enzimáticas.
O ponto de vista de Oparin e seus partidários formou essencialmente hipótese de holobiose : a base estrutural do ancestral pré-celular (bióide) é composta por microssistemas abertos (coacervados) semelhantes à vida, como os celulares, capazes de metabolismo elementar com a participação do mecanismo enzimático. Substância proteica primária.
Hipótese de genobiose : o primário era um sistema macromolecular, semelhante a um gene, capaz de auto-reprodução. A molécula de RNA é reconhecida como primária.
Os estágios iniciais do desenvolvimento da vida na Terra
A ideia moderna de vida na Terra se resume ao fato de que as primeiras células primitivas apareceram no ambiente aquático da Terra há 3,8 bilhões de anos - procariontes anaeróbicos e heterotróficos , eles se alimentavam de substâncias orgânicas sintetizadas abiogenicamente ou de suas contrapartes menos afortunadas; necessidades de energia foram atendidas pela fermentação.
Com o aumento do número de células procarióticas heterotróficas, o suprimento de compostos orgânicos no oceano primário foi esgotado. Nestas condições, os organismos capazes de autotrofia, ou seja para a síntese de org orgânico. substâncias inorgânicas. Aparentemente, os primeiros organismos autotróficos foram bactérias quimiossintéticas. O próximo passo foi o desenvolvimento de reações usando a luz solar - fotossíntese.
O sulfeto de hidrogênio foi a fonte de elétrons para as primeiras bactérias fotossintéticas. Muito mais tarde, as cianobactérias (algas verde-azuladas) desenvolveram um processo mais complexo para obter elétrons da água. O oxigênio começou a se acumular na atmosfera da Terra como um subproduto da fotossíntese. Este foi um pré-requisito para o surgimento no curso da evolução respiração aeróbica. A capacidade de sintetizar mais ATP durante a respiração permitiu que os organismos crescessem e se multiplicassem mais rapidamente, além de complicar suas estruturas e metabolismo.
Acredita-se que as células procarióticas foram os ancestrais dos eucariotos. De acordo com teoria celular simbiogênese A célula eucariótica é uma estrutura complexa que consiste em várias células procarióticas que se complementam. Uma série de dados indicam a origem das mitocôndrias e cloroplastos, e possivelmente flagelos, de células procarióticas iniciais que se tornaram simbiontes internos de uma célula anaeróbica maior.
Profundas transformações na estrutura e no funcionamento aumentaram significativamente as possibilidades evolutivas dos eucariotos, que, tendo surgido há apenas 0,9 bilhão de anos, conseguiram atingir um nível multicelular e formar a flora e a fauna modernas. Para comparação, deve-se dizer que desde o momento em que as primeiras células procarióticas apareceram (3,8 bilhões de anos atrás) até o aparecimento das primeiras células eucarióticas, foram necessários 2,5 bilhões de anos.
A origem da vida na Terra: as principais etapas do desenvolvimento da biosfera
| Aeon | Era | Período | Idade (início), milhões de anos | mundo orgânico |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Criptozóico | archaeus | 4500±100 | Formação da Terra. Origem dos procariontes e eucariontes primitivos. | |
| proterozóico | 2600±100 | Algas, bactérias, todos os tipos de invertebrados são comuns. | ||
| Fanerozóico | Paleozóico | Cambriano | 570±10 | Prosperidade de algas e invertebrados aquáticos. |
| Ordoviciano | 495±20 | |||
| Silurus | 418±15 | Aparência de plantas terrestres (psilófitas) e invertebrados. | ||
| devoniano | 400±10 | Aparece uma rica flora de psilófitos, musgos, samambaias, cogumelos, crossopterygium e peixes pulmonados. | ||
| Carbono | 360±10 | A abundância de fetos arbóreos, o desaparecimento de psilófitos. Anfíbios, moluscos, peixes dominam; répteis aparecem. | ||
| Permiano | 290±10 | Rica flora de samambaias herbáceas e de sementes, aparecimento de gimnospermas; extinção de samambaias arbóreas. Domínio de invertebrados marinhos, tubarões; desenvolvimento de répteis; trilobitas estão morrendo. | ||
| Mesozóico | Triássico | 245±10 | As gimnospermas antigas predominam; as samambaias de sementes estão morrendo. Anfíbios e répteis predominam; peixes ósseos e mamíferos aparecem. | |
| Yura | 204±5 | As gimnospermas modernas dominam; aparecem as primeiras angiospermas; as gimnospermas antigas morrem. Répteis gigantes, peixes ósseos e insetos dominam. | ||
| Giz | 130±5 | As angiospermas modernas dominam; samambaias e gimnospermas são reduzidos. Predominam os peixes ósseos, as primeiras aves e pequenos mamíferos; répteis gigantes estão morrendo. | ||
| Cenozóico | Paleogeno | 65±3 | As angiospermas são amplamente difundidas, especialmente as herbáceas. Mamíferos, pássaros, insetos dominam. Muitos répteis e cefalópodes estão desaparecendo. | |
| Neogene | 23±1 | |||
| Antropógeno (Quaternário) | 1,8 | Flora e fauna modernas. Evolução e dominação do homem. |
A diversidade dos organismos vivos é a base da organização e
sustentabilidade da biosfera
Diversidade biológica moderna: de 5 a 30 milhões de espécies na Terra. Biodiversidade- como resultado da interação de dois processos - especiação e extinção. A biodiversidade é o "recurso" mais valioso do planeta. A diversidade biológica inclui dois conceitos: diversidade genética ou a diversidade de propriedades genéticas em indivíduos de uma mesma espécie e diversidade de espécies ou o número de espécies diferentes dentro de uma comunidade ou de toda a biosfera. A biodiversidade fornece novas fontes de alimentos, energia, matérias-primas, produtos químicos e medicinais. A diversidade genética permite que as espécies melhorem, se adaptem, usem os recursos necessários, encontrem um lugar no ciclo biogeoquímico da Terra. A biodiversidade é a apólice de seguro da natureza contra desastres.
A estrutura da diversidade biológica. As unidades do sistema são demes e populações. pool genético da população.
A evolução da diversidade biológica. Tendência evolutiva de ponta a ponta - Diversidade crescente, interrompido por declínios acentuados como resultado de extinções em massa de espécies.
Impacto humano na biodiversidade. Danos diretos da atividade humana. Danos indiretos de impactos que violam relacionamentos e processos equilibrados nos ecossistemas.
Conservação da diversidade biológica. Inventário e proteção da diversidade biológica. Combinando os direitos humanos com os direitos dos animais. Bioética. Uma combinação de princípios éticos e interesses econômicos. Conservação e evolução natural da diversidade biológica.
A biodiversidade como indicador de impactos. Tanto os componentes individuais da diversidade biológica quanto os indicadores totais são usados. A violação da estrutura da função ou seqüência sucessional do desenvolvimento do ecossistema é geralmente expressa na redução da diversidade biológica.
Atualmente, cerca de 3 milhões de espécies de organismos vivos foram descritas na Terra. Na taxonomia moderna dos organismos vivos, existe a seguinte hierarquia de taxa: reino, departamento (tipo na taxonomia animal), classe, ordem (ordem na taxonomia animal), família, gênero, espécie. Além disso, os táxons intermediários são distinguidos: supra e sub-reinos, supra e subdivisões, etc.
A questão da origem da vida na Terra é uma das questões mais difíceis da ciência natural moderna, para a qual não há uma resposta inequívoca até agora.
Existem várias teorias sobre a origem da vida na Terra, sendo as mais famosas:
- teoria da geração espontânea (espontânea);
- a teoria do criacionismo (ou criação);
- teoria do estado estacionário;
- teoria da panspermia;
- teoria da evolução bioquímica (a teoria de A.I. Oparin).
Considere as principais disposições dessas teorias.
Teoria da geração espontânea (espontânea)
A teoria da geração espontânea da vida foi difundida no mundo antigo - Babilônia, China, Egito Antigo e Grécia Antiga (Aristóteles, em particular, aderiu a essa teoria).
Os cientistas do mundo antigo e da Europa medieval acreditavam que os seres vivos surgem constantemente da matéria inanimada: vermes da lama, sapos da lama, vaga-lumes do orvalho da manhã e assim por diante. Assim, o famoso cientista holandês do século XVII. Van Helmont descreveu muito seriamente em seu tratado científico uma experiência na qual ele colocou ratos em um armário escuro trancado diretamente de uma camisa suja e um punhado de trigo em 3 semanas. Pela primeira vez, o cientista italiano Francesco Redi (1688) decidiu submeter uma teoria amplamente aceita à verificação experimental. Ele colocou vários pedaços de carne em vasos e cobriu alguns deles com musselina. Em vasos abertos, vermes brancos apareceram na superfície da carne podre - larvas de mosca. Não havia larvas de moscas nos vasos cobertos com musselina. Assim, F. Redi conseguiu provar que as larvas de moscas não surgem de carne podre, mas de ovos postos por moscas em sua superfície.
Em 1765, o famoso cientista e médico italiano Lazzaro Spalanzani cozinhou caldos de carne e vegetais em frascos de vidro selados. Os caldos em frascos selados não se deterioraram. Ele concluiu que, sob a influência da alta temperatura, todas as criaturas vivas capazes de causar a deterioração do caldo morreram. No entanto, os experimentos de F. Redi e L. Spalanzani não convenceram a todos. Cientistas vitalistas (do lat. vita- life) acreditava que a geração espontânea de seres vivos não ocorre em um caldo fervido, pois nele é destruída uma “força vital” especial, que não pode penetrar em um recipiente selado, pois é transportada pelo ar.
As disputas sobre a possibilidade de geração espontânea de vida se intensificaram com a descoberta dos microrganismos. Se seres vivos complexos não podem se reproduzir espontaneamente, talvez os microorganismos possam?
A este respeito, em 1859, a Academia Francesa anunciou a atribuição de um prémio a quem decidisse finalmente a questão da possibilidade ou impossibilidade de geração espontânea de vida. Este prêmio foi recebido em 1862 pelo famoso químico e microbiologista francês Louis Pasteur. Assim como Spalanzani, ele fervia o caldo nutriente em um frasco de vidro, mas o frasco não era comum, mas com um gargalo em forma de tubo em formato de 5. O ar, e portanto a "força vital", podia penetrar no frasco, mas o pó, e com ele os microorganismos presentes no ar, pousava no cotovelo inferior do tubo em forma de 5, e o caldo no frasco permanecia estéril (Figura 1). No entanto, valeu a pena quebrar o gargalo do frasco ou enxaguar o joelho inferior do tubo em forma de 5 com caldo estéril, pois o caldo começou a ficar rapidamente turvo - microorganismos apareceram nele.
Assim, graças ao trabalho de Louis Pasteur, a teoria da geração espontânea foi reconhecida como insustentável e a teoria da biogênese foi estabelecida no mundo científico, cuja breve formulação é - "tudo que vive é de coisas vivas."
Arroz. 1. Frasco de Pasteur
No entanto, se todos os organismos vivos no período historicamente previsível do desenvolvimento humano se originam apenas de outros organismos vivos, surge naturalmente a pergunta: quando e como surgiram os primeiros organismos vivos na Terra?
Teoria da criação
Teoria da criação assume que todos os organismos vivos (ou apenas suas formas mais simples) foram criados (“projetados”) em um determinado período de tempo por algum ser sobrenatural (divindade, ideia absoluta, supermente, supercivilização, etc.). É óbvio que os seguidores da maioria das principais religiões do mundo, em particular a religião cristã, aderiram a esse ponto de vista desde os tempos antigos.
A teoria do criacionismo ainda é bastante difundida, não apenas no meio religioso, mas também no meio científico. Geralmente é usado para explicar as questões mais complexas e não resolvidas da evolução bioquímica e biológica associadas ao surgimento de proteínas e ácidos nucleicos, a formação do mecanismo de interação entre eles, o surgimento e a formação de organelas ou órgãos complexos individuais (como o ribossomo, olho ou cérebro). Atos de "criação" periódica também explicam a ausência de ligações transicionais claras de um tipo de animal
para outro, por exemplo, de vermes a artrópodes, de macacos a humanos, etc. Deve-se enfatizar que a disputa filosófica sobre a primazia da consciência (supermente, ideia absoluta, divindade) ou matéria é fundamentalmente insolúvel, no entanto, uma vez que uma tentativa de explicar quaisquer dificuldades da bioquímica moderna e da teoria evolucionária por atos sobrenaturais de criação fundamentalmente incompreensíveis leva essas questões além do escopo da pesquisa científica, a teoria do criacionismo não pode ser atribuída à categoria de teorias científicas da origem da vida na Terra.
Teorias do estado estacionário e da panspermia
Ambas as teorias são elementos complementares de uma única imagem do mundo, cuja essência é a seguinte: o universo existe para sempre e a vida existe nele para sempre (estado estacionário). A vida é transportada de planeta em planeta por "sementes de vida" viajando no espaço sideral, que podem fazer parte de cometas e meteoritos (panspermia). Opiniões semelhantes sobre a origem da vida foram sustentadas, em particular, pelo acadêmico V.I. Vernadsky.
No entanto, a teoria do estado estacionário, que pressupõe uma existência infinitamente longa do universo, não é consistente com os dados da astrofísica moderna, segundo os quais o universo surgiu relativamente recentemente (cerca de 16 bilhões de anos atrás) por meio de uma explosão primária .
É óbvio que ambas as teorias (panspermia e estado estacionário) não oferecem uma explicação do mecanismo da origem primária da vida, transferindo-o para outros planetas (panspermia) ou movendo-o para o infinito no tempo (a teoria de um estado estacionário). Estado).
Teoria da evolução bioquímica (teoria de A.I. Oparin)
De todas as teorias sobre a origem da vida, a mais comum e reconhecida no mundo científico é a teoria da evolução bioquímica, proposta em 1924 pelo bioquímico soviético A.I. Oparin (em 1936 ele descreveu em detalhes em seu livro The Emergence of Life).
A essência desta teoria é que a evolução biológica - i.e. O aparecimento, desenvolvimento e complicação de várias formas de organismos vivos foi precedido pela evolução química - um longo período na história da Terra, associado ao surgimento, complicação e melhoria da interação entre unidades elementares, "tijolos" que compõem todas as seres vivos - moléculas orgânicas.
Evolução pré-biológica (química)
De acordo com a maioria dos cientistas (principalmente astrônomos e geólogos), a Terra foi formada como um corpo celeste há cerca de 5 bilhões de anos. pela condensação de partículas de uma nuvem de gás e poeira girando em torno do Sol.
Sob a influência de forças compressivas, as partículas das quais a Terra é formada liberam uma enorme quantidade de calor. As reações termonucleares começam nas entranhas da Terra. Como resultado, a Terra fica muito quente. Assim, há 5 bilhões de anos A terra era uma bola quente correndo pelo espaço sideral, cuja temperatura superficial atingiu 4.000-8.000°C (risos. 2).
Gradualmente, devido à radiação de energia térmica para o espaço sideral, a Terra começa a esfriar. Cerca de 4 bilhões de anos atrás A terra esfria tanto que uma crosta dura se forma em sua superfície; ao mesmo tempo, substâncias gasosas leves escapam de suas entranhas, subindo e formando a atmosfera primária. A composição da atmosfera primária era significativamente diferente da moderna. Aparentemente, não havia oxigênio livre na atmosfera da Terra antiga, e sua composição incluía substâncias em estado reduzido, como hidrogênio (H 2), metano (CH 4), amônia (NH 3), vapor de água (H 2 O ), e possivelmente também nitrogênio (N 2), monóxido de carbono e dióxido de carbono (CO e CO 2).
A natureza redutora da atmosfera primária da Terra é extremamente importante para a origem da vida, pois as substâncias em estado reduzido são altamente reativas e, sob certas condições, são capazes de interagir entre si, formando moléculas orgânicas. A ausência de oxigênio livre na atmosfera da Terra primária (praticamente todo o oxigênio da Terra estava ligado na forma de óxidos) também é um pré-requisito importante para o surgimento da vida, pois o oxigênio oxida facilmente e, assim, destrói compostos orgânicos. Portanto, na presença de oxigênio livre na atmosfera, o acúmulo de uma quantidade significativa de matéria orgânica na Terra antiga teria sido impossível.
Cerca de 5 bilhões de anos atrás- o surgimento da Terra como corpo celeste; temperatura da superfície — 4000-8000°С
Cerca de 4 bilhões de anos atrás - formação da crosta terrestre e atmosfera primária
A 1000°C- na atmosfera primária, começa a síntese de moléculas orgânicas simples
A energia de síntese é dada por:
A temperatura da atmosfera primária está abaixo de 100 ° C - a formação do oceano primário -
Síntese de moléculas orgânicas complexas - biopolímeros a partir de moléculas orgânicas simples:
- moléculas orgânicas simples - monômeros
- moléculas orgânicas complexas - biopolímeros
Esquema. 2. Principais etapas da evolução química
Quando a temperatura da atmosfera primária atinge 1000°C, nela se inicia a síntese de moléculas orgânicas simples, como aminoácidos, nucleotídeos, ácidos graxos, açúcares simples, álcoois poli-hídricos, ácidos orgânicos, etc. descargas de raios, atividade vulcânica, radiação do espaço duro e, finalmente, a radiação ultravioleta do Sol, da qual a Terra ainda não está protegida pela tela de ozônio, e é a radiação ultravioleta que os cientistas consideram a principal fonte de energia para os abiogênicos (que é, passando sem a participação de organismos vivos) síntese de substâncias orgânicas.
O reconhecimento e ampla divulgação da teoria da I.A. A oparina foi muito facilitada pelo fato de que os processos de síntese abiogênica de moléculas orgânicas são facilmente reproduzidos em experimentos modelo.
A possibilidade de sintetizar substâncias orgânicas a partir de substâncias inorgânicas é conhecida desde o início do século XIX. Já em 1828, o notável químico alemão F. Wöhler sintetizou uma substância orgânica - uréia a partir de inorgânico - cianato de amônio. No entanto, a possibilidade de síntese abiogênica de substâncias orgânicas em condições próximas às da Terra antiga foi demonstrada pela primeira vez no experimento de S. Miller.
Em 1953, um jovem pesquisador americano, estudante de pós-graduação na Universidade de Chicago, Stanley Miller, reproduziu em um frasco de vidro com eletrodos soldados nele a atmosfera primária da Terra, que, segundo os cientistas da época, consistia em hidrogênio, metano CH 4, amônia NH e vapor de água H 2 0 (Fig. 3). Através desta mistura de gases, S. Miller passou descargas elétricas simulando trovoadas durante uma semana. Ao final do experimento, foram encontrados no frasco α-aminoácidos (glicina, alanina, asparagina, glutamina), ácidos orgânicos (succínico, lático, acético, glicocólico), ácido γ-hidroxibutírico e uréia. Ao repetir o experimento, S. Miller conseguiu obter nucleotídeos individuais e cadeias polinucleotídicas curtas de cinco a seis elos.
Arroz. 3. Instalação por S. Miller
Em outros experimentos de síntese abiogênica conduzidos por vários pesquisadores, não apenas foram utilizadas descargas elétricas, mas também outros tipos de energia característicos da Terra antiga, como radiação cósmica, ultravioleta e radioativa, altas temperaturas inerentes à atividade vulcânica, bem como diversas opções para misturas de gases, imitando a atmosfera original. Como resultado, quase todo o espectro de moléculas orgânicas características dos seres vivos foi obtido: aminoácidos, nucleotídeos, substâncias semelhantes a gorduras, açúcares simples, ácidos orgânicos.
Além disso, a síntese abiogênica de moléculas orgânicas também pode ocorrer na Terra atualmente (por exemplo, durante a atividade vulcânica). Ao mesmo tempo, não apenas o ácido cianídrico HCN, que é um precursor de aminoácidos e nucleotídeos, mas também aminoácidos individuais, nucleotídeos e até substâncias orgânicas complexas como as porfirinas podem ser encontrados nas emissões vulcânicas. A síntese abiogênica de substâncias orgânicas é possível não apenas na Terra, mas também no espaço sideral. Os aminoácidos mais simples são encontrados em meteoritos e cometas.
Quando a temperatura da atmosfera primária caiu abaixo de 100 ° C, chuvas quentes caíram sobre a Terra e o oceano primário apareceu. Com as rajadas de chuva, substâncias orgânicas sintetizadas abiogenicamente entraram no oceano primário, o que o transformou, mas na expressão figurativa do bioquímico inglês John Haldane, em uma "sopa primária" diluída. Aparentemente, é no oceano primordial que se iniciam os processos de formação de moléculas orgânicas simples – monômeros de moléculas orgânicas complexas – biopolímeros (ver Fig. 2).
No entanto, os processos de polimerização de nucleosídeos, aminoácidos e açúcares individuais são reações de condensação, prosseguem com a eliminação de água, portanto, o meio aquoso não contribui para a polimerização, mas, pelo contrário, para a hidrólise de biopolímeros (ou seja, , sua destruição com a adição de água).
A formação de biopolímeros (em particular, proteínas a partir de aminoácidos) poderia ocorrer na atmosfera a uma temperatura de cerca de 180°C, de onde foram levados para o oceano primário com precipitação atmosférica. Além disso, é possível que na Terra antiga os aminoácidos estivessem concentrados em reservatórios secos e polimerizados de forma seca sob a influência da luz ultravioleta e do calor dos fluxos de lava.
Apesar da água promover a hidrólise de biopolímeros, a síntese de biopolímeros em uma célula viva ocorre justamente em meio aquoso. Este processo é catalisado por proteínas catalíticas especiais - enzimas, e a energia necessária para a síntese é liberada durante a quebra do trifosfato de adenosina - ATP. É possível que a síntese de biopolímeros no ambiente aquático do oceano primário tenha sido catalisada pela superfície de certos minerais. Foi demonstrado experimentalmente que uma solução do aminoácido alanina pode polimerizar em meio aquoso na presença de um tipo especial de alumina. Neste caso, o peptídeo polialanina é formado. A reação de polimerização da alanina é acompanhada pela quebra do ATP.
A polimerização de nucleotídeos é mais fácil do que a polimerização de aminoácidos. Foi demonstrado que em soluções com alta concentração de sal, nucleotídeos individuais polimerizam espontaneamente, transformando-se em ácidos nucleicos.
A vida de todos os seres vivos modernos é um processo de interação contínua entre os biopolímeros mais importantes de uma célula viva - proteínas e ácidos nucleicos.
As proteínas são as "moléculas de trabalho", "moléculas de engenharia" de uma célula viva. Descrevendo seu papel no metabolismo, os bioquímicos costumam usar expressões figurativas como "a proteína funciona", "a enzima lidera a reação". A função mais importante das proteínas é catalítica.. Como você sabe, os catalisadores são substâncias que aceleram as reações químicas, mas eles próprios não são incluídos nos produtos finais da reação. Tanques-catalisadores são chamados de enzimas. Enzimas em curva e milhares de vezes aceleram reações metabólicas. O metabolismo e, portanto, a vida sem eles, é impossível.
Ácidos nucleicos- são "computadores-moléculas", as moléculas são as guardiãs da informação hereditária. Os ácidos nucleicos não armazenam informações sobre todas as substâncias de uma célula viva, mas apenas sobre as proteínas. Basta reproduzir na célula-filha as proteínas características da célula-mãe para que recriem com precisão todas as características químicas e estruturais da célula-mãe, bem como o caráter e a taxa de metabolismo inerente a ela. Os próprios ácidos nucleicos também são reproduzidos devido à atividade catalítica das proteínas.
Assim, o mistério da origem da vida é o mistério do surgimento do mecanismo de interação entre proteínas e ácidos nucléicos. Que informações a ciência moderna tem sobre esse processo? Quais moléculas eram a base primária da vida - proteínas ou ácidos nucléicos?
Os cientistas acreditam que, apesar do papel fundamental das proteínas no metabolismo dos organismos vivos modernos, as primeiras moléculas "vivas" não eram proteínas, mas ácidos nucleicos, ou seja, ácidos ribonucleicos (RNA).
Em 1982, o bioquímico americano Thomas Check descobriu as propriedades autocatalíticas do RNA. Ele mostrou experimentalmente que em um meio contendo uma alta concentração de sais minerais, os ribonucleotídeos polimerizam espontaneamente (espontaneamente), formando polinucleotídeos - moléculas de RNA. Nas cadeias polinucleotídicas originais de RNA, como em uma matriz, as cópias de RNA são formadas pelo pareamento de bases nitrogenadas complementares. A reação de cópia do molde de RNA é catalisada pela molécula de RNA original e não requer a participação de enzimas ou outras proteínas.
O que aconteceu a seguir é bastante bem explicado pelo que pode ser chamado de "seleção natural" no nível molecular. Durante a auto-cópia (auto-montagem) de moléculas de RNA, inevitavelmente surgem imprecisões e erros. As cópias de RNA erradas são copiadas novamente. Ao copiar novamente, podem ocorrer erros novamente. Como resultado, a população de moléculas de RNA em uma certa parte do oceano primário será heterogênea.
Como os processos de decaimento do RNA também estão ocorrendo em paralelo com os processos de síntese, moléculas com maior estabilidade ou melhores propriedades autocatalíticas se acumularão no meio de reação (ou seja, moléculas que se copiam mais rapidamente, “multiplicam-se” mais rapidamente).
Em algumas moléculas de RNA, como em uma matriz, pode ocorrer a automontagem de pequenos fragmentos de proteínas - peptídeos. Uma "bainha" de proteína é formada em torno da molécula de RNA.
Juntamente com as funções autocatalíticas, Thomas Check descobriu o fenômeno de auto-splicing em moléculas de RNA. Como resultado do auto-splicing, as regiões de RNA que não são protegidas por peptídeos são removidas espontaneamente do RNA (elas são, por assim dizer, “cortadas” e “ejetadas”), e as regiões de RNA restantes que codificam fragmentos de proteínas “crescem juntas ”, ou seja, se combinam espontaneamente em uma única molécula. Essa nova molécula de RNA já codificará uma grande proteína complexa (Figura 4).
Aparentemente, inicialmente as bainhas de proteínas desempenhavam principalmente uma função protetora, protegendo o RNA da destruição e, assim, aumentando sua estabilidade em solução (essa é a função das bainhas de proteínas nos vírus modernos mais simples).
Obviamente, em um certo estágio da evolução bioquímica, as moléculas de RNA, que codificam não apenas proteínas protetoras, mas também proteínas catalíticas (enzimas) que aceleram acentuadamente a taxa de cópia do RNA, ganharam uma vantagem. Aparentemente, foi assim que surgiu o processo de interação entre proteínas e ácidos nucléicos, que agora chamamos de vida.
No processo de desenvolvimento posterior, devido ao aparecimento de uma proteína com as funções de uma enzima, transcriptase reversa, em moléculas de RNA de fita simples, moléculas de ácido desoxirribonucleico (DNA) consistindo de duas fitas começaram a ser sintetizadas. A ausência de um grupo OH na posição 2" da desoxirribose torna as moléculas de DNA mais estáveis em relação à clivagem hidrolítica em soluções levemente alcalinas, ou seja, a reação do meio nos reservatórios primários foi levemente alcalina (essa reação do meio também foi preservada no citoplasma das células modernas).
Onde ocorreu o desenvolvimento de um processo complexo de interação entre proteínas e ácidos nucléicos? De acordo com a teoria de I.A. Oparin, as chamadas gotas coacervadas tornaram-se o berço da vida.
Arroz. 4. Hipótese do surgimento de interação entre proteínas e ácidos nucléicos: a) no processo de auto-cópia do RNA, acumulam-se erros (1 - nucleotídeos correspondentes ao RNA original; 2 - nucleotídeos que não correspondem ao RNA original - erros na cópia); b) devido às suas propriedades físico-químicas, os aminoácidos “grudam” a uma parte da molécula de RNA (3 - molécula de RNA; 4 - aminoácidos), que, interagindo entre si, se transformam em pequenas moléculas de proteína - peptídeos. Como resultado do auto-splicing inerente às moléculas de RNA, as partes da molécula de RNA que não são protegidas por peptídeos são destruídas e as restantes "crescem" em uma única molécula que codifica uma grande proteína. O resultado é uma molécula de RNA coberta por uma bainha de proteína (os vírus modernos mais primitivos, por exemplo, o vírus do mosaico do tabaco, têm uma estrutura semelhante)
O fenômeno da coacervação consiste no fato de que, sob certas condições (por exemplo, na presença de eletrólitos), as substâncias macromoleculares são separadas da solução, mas não na forma de um precipitado, mas na forma de uma solução mais concentrada - coacervato . Quando agitado, o coacervado se desfaz em pequenas gotículas separadas. Na água, essas gotas são cobertas com uma concha de hidratação (uma concha de moléculas de água) que as estabiliza - fig. 5.
As gotas de coacervado têm alguma aparência de metabolismo: sob a influência de forças puramente físicas e químicas, elas podem absorver seletivamente certas substâncias da solução e liberar seus produtos de decomposição no meio ambiente. Devido à concentração seletiva de substâncias do ambiente, elas podem crescer, mas quando atingem um determinado tamanho, começam a se "multiplicar", brotando pequenas gotículas, que, por sua vez, podem crescer e "brotar".
As gotículas coacervadas resultantes da concentração de soluções protéicas em processo de mistura sob a ação das ondas e do vento podem ser recobertas com uma concha lipídica: uma única membrana semelhante a micelas de sabão (com um único desprendimento de uma gota da superfície da água coberta com uma camada lipídica), ou uma membrana dupla semelhante a uma membrana celular (quando uma gota coberta com uma membrana lipídica de camada única cai novamente sobre o filme lipídico que cobre a superfície do reservatório - Fig. 5).
Os processos de surgimento de gotículas de coacervado, seu crescimento e "brotamento", bem como "revesti-las" com uma membrana de uma dupla camada lipídica, são facilmente modelados em laboratório.
Para gotículas coacervadas, há também um processo de "seleção natural" em que as gotículas mais estáveis permanecem em solução.
Apesar da semelhança externa das gotas de coacervado com células vivas, as gotas de coacervado não têm o principal sinal de uma coisa viva - a capacidade de auto-reprodução precisa, auto-copiada. Obviamente, os precursores das células vivas foram essas gotas coacervadas, que incluíam complexos de moléculas replicadoras (RNA ou DNA) e as proteínas que codificam. É possível que os complexos RNA-proteína tenham existido por muito tempo fora das gotículas de coacervado na forma do chamado “gene de vida livre”, ou é possível que sua formação tenha ocorrido diretamente dentro de algumas gotículas de coacervado.
Possível caminho de transição de gotas coacervadas para erupções primitivas:
a) a formação de um coacervado; 6) estabilização de gotas de coacervato em solução aquosa; c) - formação de uma dupla camada lipídica ao redor da gota, semelhante a uma membrana celular: 1 - gota coacervada; 2 - camada monomolecular de lipídio na superfície do reservatório; 3 — formação de uma única camada lipídica ao redor da gota; 4 — formação de uma camada lipídica dupla ao redor da gota, semelhante a uma membrana celular; d) - uma gota de coacervado circundada por uma dupla camada lipídica, com um complexo proteína-nucleotídeo incluído em sua composição - protótipo da primeira célula viva
Do ponto de vista histórico, o processo extremamente complexo da origem da vida na Terra, que não é totalmente compreendido pela ciência moderna, passou de forma extremamente rápida. Por 3,5 bilhões de anos, o chamado. a evolução química terminou com o aparecimento das primeiras células vivas e a evolução biológica começou.
Valery Spiridonov, o primeiro candidato a transplante de cabeça, para RIA Novosti
Por muitos anos, a humanidade vem tentando desvendar a verdadeira razão e história do surgimento da vida em nosso planeta. Há pouco mais de cem anos, em quase todos os países, as pessoas nem pensavam em questionar a teoria da intervenção divina e da criação do mundo por um ser espiritual superior.
A situação mudou após a publicação em novembro de 1859 da maior obra de Charles Darwin, e agora há muita controvérsia em torno deste tema. O número de adeptos da teoria darwiniana da evolução na Europa e na Ásia é superior a 60-70%, aproximadamente 20% nos EUA e cerca de 19% na Rússia segundo os dados do final da década passada.
Em muitos países, hoje, estão sendo feitos apelos para excluir o trabalho de Darwin do currículo escolar, ou pelo menos para estudá-lo em pé de igualdade com outras teorias plausíveis. Além da versão religiosa, à qual a maioria da população mundial está inclinada, hoje existem várias teorias principais sobre a origem e evolução da vida, descrevendo seu desenvolvimento em várias fases.
Panspermia
Os defensores da ideia de panspermia estão convencidos de que os primeiros microrganismos foram trazidos para a Terra do espaço sideral. Assim pensavam o famoso cientista-enciclopedista alemão Hermann Helmholtz, o físico inglês Kelvin, o cientista russo Vladimir Vernadsky e o químico sueco Svante Arrhenius, hoje considerado o fundador dessa teoria.
Foi cientificamente confirmado que meteoritos de Marte e outros planetas foram encontrados repetidamente na Terra, possivelmente de cometas que poderiam até vir de sistemas estelares alienígenas. Ninguém duvida disso hoje, mas ainda não está claro como a vida poderia ter surgido em outros mundos. De fato, os apologistas da panspermia transferem “responsabilidade” pelo que está acontecendo com civilizações alienígenas.
A teoria primordial da sopa
O nascimento dessa hipótese foi facilitado pelos experimentos de Harold Urey e Stanley Miller, realizados na década de 1950. Eles foram capazes de recriar quase as mesmas condições que existiam na superfície do nosso planeta antes da origem da vida. Através de uma mistura de hidrogênio molecular, monóxido de carbono e metano, pequenas descargas elétricas e luz ultravioleta eram passadas.
Como resultado, o metano e outras moléculas primitivas se transformaram em substâncias orgânicas complexas, incluindo dezenas de aminoácidos, açúcar, lipídios e até mesmo os rudimentos de ácidos nucléicos.
Há relativamente pouco tempo, em março de 2015, cientistas da Universidade de Cambridge liderados por John Sutherland mostraram que todos os tipos de "moléculas da vida", incluindo RNA, proteínas, gorduras e carboidratos, podem ser obtidos durante reações semelhantes, que envolverão compostos inorgânicos simples de carbono, sulfureto de hidrogénio, sais metálicos e fosfatos.
Sopro de barro da vida
Um dos principais problemas da versão anterior da evolução da vida é que muitas moléculas orgânicas, incluindo açúcares, DNA e RNA, são frágeis demais para se acumularem em quantidades suficientes nas águas do oceano primordial da Terra, onde, como se acreditava anteriormente, a maioria evolucionistas, surgiram os primeiros seres vivos.
O químico britânico Alexander Cairns-Smith acredita que a vida tem origem "argila" e não água - o ambiente ideal para o acúmulo e complexidade de moléculas orgânicas complexas pode ser encontrado dentro dos poros e cristais dos minerais argilosos, e não nos "primários" de Darwin. lagoa" ou o oceano das teorias de Miller-Urey.
De fato, a evolução começou no nível dos cristais, e só então, quando os compostos se tornaram suficientemente complexos e estáveis, os primeiros organismos vivos entraram em "natação aberta" no oceano primário da Terra.
A vida no fundo do oceano
Essa ideia concorre com a ideia popular hoje de que a vida não se originou na superfície do oceano, mas nas regiões mais profundas de seu fundo, nas proximidades de "fumadores negros", gêiseres subaquáticos e outras fontes geotérmicas.
Suas emissões são ricas em hidrogênio e outras substâncias, que, segundo os cientistas, podem se acumular nas encostas das rochas e dar à primeira vida todos os recursos alimentares e catalisadores de reação necessários.
A evidência disso pode ser reconhecida como ecossistemas modernos que existem nas proximidades de tais fontes no fundo de todos os oceanos da Terra - eles incluem não apenas micróbios, mas até seres vivos multicelulares.
universo RNA
A teoria do materialismo dialético baseia-se na unidade simultânea e na luta sem fim de um par de princípios. Estamos falando da hereditariedade da informação e das mudanças bioquímicas estruturais. A versão da origem da vida, na qual o RNA desempenha um papel fundamental, percorreu um longo caminho desde seu início na década de 1960 até o final da década de 1980, quando adquiriu suas características modernas.
Por um lado, as moléculas de RNA não são tão eficientes em armazenar informações quanto o DNA, mas são capazes de simultaneamente acelerar reações químicas e montar cópias de si mesmas. Ao mesmo tempo, é preciso entender que os cientistas ainda não conseguiram mostrar como funcionava toda a cadeia de evolução da vida do RNA e, portanto, essa teoria ainda não recebeu reconhecimento universal.
Protocélulas
Outra questão importante na evolução da vida é o mistério de como tais moléculas de RNA ou DNA e proteínas "separaram" do mundo exterior e se transformaram nas primeiras células isoladas, cujo conteúdo é protegido por uma membrana flexível ou dura semipermeável. Concha.
Um conhecido químico soviético Alexander Oparin tornou-se um pioneiro neste campo, mostrando que gotículas de água cercadas por uma dupla camada de moléculas de gordura podem ter propriedades semelhantes.
Suas ideias foram trazidas à vida por biólogos canadenses liderados por Jack Szostak, vencedor do Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina de 2009. Sua equipe foi capaz de "empacotar" o conjunto mais simples de moléculas de RNA auto-replicantes em uma membrana de moléculas gordurosas, adicionando íons de magnésio e ácido cítrico dentro da primeira "protocélula".
Endossimbiose
Outro mistério da evolução da vida é como as criaturas multicelulares surgiram e por que as células de humanos, animais e plantas incluem corpos especiais, como mitocôndrias e cloroplastos, que têm uma estrutura incomumente complexa.
Pela primeira vez, o botânico alemão Andreas Schimper pensou nesse problema, sugerindo que os cloroplastos no passado eram organismos independentes, semelhantes às cianobactérias, que "fizeram amizade" com as células dos ancestrais das plantas e passaram a viver dentro delas.
Essa ideia foi desenvolvida mais tarde pelo botânico russo Konstantin Merezhkovsky e pelo evolucionista americano Lynn Margulis, que mostraram que as mitocôndrias e potencialmente todas as outras organelas complexas de nossas células têm uma origem semelhante.
Como no caso das teorias do "mundo do RNA" e da evolução "argila" da vida, a ideia de endossimbiose inicialmente causou muitas críticas da maioria dos cientistas, mas hoje quase todos os evolucionistas não duvidam de sua correção.
Quem está certo e quem está errado?
A favor das hipóteses darwinianas, muitos trabalhos científicos e estudos especializados foram encontrados, em particular no campo das "formas de transição". Darwin não tinha em mãos o número necessário de artefatos arqueológicos para confirmar os trabalhos científicos, pois na maioria das vezes ele era guiado por suposições pessoais.
Por exemplo, nos últimos dez anos, os cientistas encontraram os restos de vários desses "elos perdidos" da evolução, como Tiktaalik (Tiktaalik) e Indohyus (Indohyus), que nos permitem traçar uma linha entre animais terrestres e peixes, e baleias e hipopótamos.
Por outro lado, os céticos costumam argumentar que tais espécies animais não são verdadeiras formas de transição, o que dá origem a constantes e intermináveis disputas entre os defensores do darwinismo e seus oponentes.
Por outro lado, experimentos em E. coli comum e em várias criaturas multicelulares mostram claramente que a evolução é real e que os animais podem se adaptar rapidamente a novas condições de vida, adquirindo novas características que seus ancestrais não tinham 100-200 gerações atrás.
Ao mesmo tempo, vale lembrar que uma parte significativa da sociedade moderna ainda está inclinada a acreditar na existência de uma mente divina superior ou de civilizações extraterrestres que fundaram a vida na Terra. Até agora, a única teoria verdadeira não existe, e a humanidade ainda precisa responder a essa pergunta no futuro.
A vida é o resultado da evolução ou da criação? Esse dilema perturba as mentes de mais de uma geração de cientistas. Disputas intermináveis a esse respeito dão origem a teorias cada vez mais curiosas.
Ordem versus caos
A segunda lei da termodinâmica (entropia) afirma que todos os elementos do cosmos se movem da ordem para o caos. Isso é apontado pelo cientista da NASA Robert Destroy, que afirma que "o universo para como um relógio". Os criacionistas confiam na lei da entropia para provar a inconsistência do ponto de vista dos evolucionistas, que pressupõe o desenvolvimento espontâneo e a complicação de todos os elementos do mundo circundante.
O teólogo do século 19 William Peley fez a seguinte analogia. Sabemos que os relógios de bolso não surgiram por si mesmos, mas foram feitos pelo homem: segue-se que uma estrutura tão complexa como o corpo humano é também o resultado da criação.
Charles Darwin se opôs a esse ponto de vista com sua teoria do poder da seleção natural, que, baseada na variabilidade hereditária no processo de longa evolução, é capaz de formar as estruturas orgânicas mais complexas.
“Mas a vida orgânica não poderia ter surgido da matéria inanimada”, os criacionistas apontaram o ponto fraco da teoria de Darwin.
É relativamente recente que os estudos dos químicos Stanley Miller e Harold Urey tornaram possível obter argumentos em defesa da teoria da evolução.
O experimento de cientistas americanos confirmou a hipótese de que existiam condições na Terra primitiva que contribuíram para o surgimento de moléculas biológicas de substâncias inorgânicas. De acordo com suas descobertas, as moléculas foram formadas na atmosfera como resultado de reações químicas comuns e, em seguida, caindo no oceano com a chuva, levaram ao nascimento da primeira célula.
Qual a idade da Terra?
Em 2010, o bioquímico americano Douglas Theobald tentou provar que toda a vida na Terra tem um ancestral comum. Ele analisou matematicamente as sequências das proteínas mais comuns e descobriu que humanos, moscas, plantas e bactérias têm as moléculas selecionadas. A probabilidade de um ancestral comum, de acordo com os cálculos do cientista, era de 102.860.
De acordo com a teoria da evolução, o processo de transição dos organismos mais simples para os mais elevados leva bilhões de anos. Mas os criacionistas afirmam que isso é impossível, já que a idade da Terra não excede várias dezenas de milhares de anos.
Todas as espécies de animais e plantas, na opinião deles, apareceram quase simultaneamente e independentemente umas das outras - na forma em que podemos observá-las agora.
A ciência moderna, baseando-se nos dados da análise de radioisótopos de amostras terrestres e matéria meteorítica, determina a idade da Terra em 4,54 bilhões de anos. No entanto, como alguns experimentos mostraram, esse método de datação pode ter erros muito sérios.
Em 1968, o American Journal of Geographical Research publicou uma análise de radioisótopos de rochas vulcânicas formadas no Havaí como resultado de uma erupção vulcânica que ocorreu em 1800. A idade das rochas foi determinada na faixa de 22 milhões a 2 bilhões de anos.
A análise de radiocarbono também deixa muitas perguntas, com a ajuda das quais é realizada a datação de restos biológicos. Este método permite um limite de idade de 60.000 anos para amostras com 10 meias-vidas de carbono-14. Mas como explicar o fato de o carbono-14 ser encontrado em amostras de "madeira jurássica"? “Só porque a idade da Terra foi exageradamente envelhecida”, insistem os criacionistas.
O paleontólogo Harold Coffin observa que a formação de rochas sedimentares ocorreu de forma desigual e é difícil determinar a verdadeira idade do nosso planeta a partir delas. Por exemplo, fósseis de árvores fósseis perto de Joggins, Canadá, penetrando verticalmente uma camada de terra por 3 metros ou mais, indicam que as plantas foram enterradas sob a camada de rocha em um período muito curto de tempo como resultado de eventos catastróficos.
Evolução rápida
Assumindo que a Terra não é tão antiga, é possível que a evolução "se encaixe" em um período de tempo mais comprimido? Em 1988, uma equipe de biólogos americanos liderada por Richard Lensky decidiu realizar um experimento de longo prazo que simulava o processo evolutivo em laboratório usando o exemplo da bactéria E. coli.
12 colônias de bactérias foram colocadas em um meio idêntico, onde apenas a glicose estava presente como fonte de nutrição, assim como o citrato, que, na presença de oxigênio, não podia ser absorvido pelas bactérias.
Os cientistas observaram a E. coli por 20 anos, durante os quais mais de 44 mil gerações de bactérias mudaram. Além das mudanças no tamanho bacteriano típicas de todas as colônias, os cientistas descobriram uma característica interessante inerente a apenas uma colônia: nela, bactérias em algum lugar entre as gerações 31 e 32 mil mostraram a capacidade de absorver citrato.
Em 1971, cientistas italianos trouxeram 5 indivíduos de lagartos de parede para a ilha de Pod Markara, localizada no Mar Adriático. Ao contrário do habitat anterior, a ilha tinha poucos insetos dos quais os lagartos se alimentavam, mas muita grama. Os cientistas verificaram os resultados de seu experimento apenas em 2004. O que eles viram?
Os lagartos se adaptaram a um ambiente incomum: sua população chegou a 5.000 indivíduos, mas o mais importante é que a aparência e a estrutura dos órgãos internos mudaram nos répteis. Em particular, a força da cabeça e da mordida aumentou para lidar com folhas grandes, e uma nova seção no trato digestivo apareceu - a câmara de fermentação, que permitiu que os intestinos dos lagartos digerissem a celulose dura. Então, em apenas 33 anos, os lagartos-da-parede passaram de predadores a herbívoros!
Elo fraco
Se a ciência é capaz de confirmar experimentalmente mudanças intraespecíficas, então a possibilidade do surgimento de uma nova espécie no curso da evolução ainda permanece exclusivamente na teoria. Os defensores do criacionismo não apenas apontam para os evolucionistas a ausência de formas intermediárias de organismos vivos, mas também tentam confirmar cientificamente o fracasso da teoria evolutiva da origem das espécies.
O geneticista espanhol Svante Paabo conseguiu extrair DNA de um fragmento de uma vértebra neandertal que supostamente viveu há cerca de 50.000 anos. Uma análise comparativa do DNA de humanos modernos e neandertais mostrou que o último não é nosso ancestral.
O geneticista americano Alan Wilson, usando o método do DNA mitocondrial, foi capaz de presumir quando "Eva" apareceu na Terra. Sua pesquisa deu uma idade de 150-200 mil anos. O cientista japonês Satoshi Horai fornece dados semelhantes. Em sua opinião, o homem moderno apareceu na África há cerca de 200 mil anos e de lá se mudou para a Eurásia, onde rapidamente substituiu o neandertal.
Com base em dados do registro fóssil, o biólogo Jonathan Wells observa: “É bastante claro que, no nível de reinos, filos e classes, a descendência de ancestrais comuns por meio de modificação não pode ser considerada um fato indiscutível.”
Pontos de contato
Os adeptos das visões evolucionistas e criacionistas sobre a origem da vida nem sempre têm divergências cardeais. Assim, muitos cientistas criacionistas são proponentes da era antiga da Terra, e entre os teólogos há muitos críticos do criacionismo literal.
Por exemplo, o Protodiácono Andrei Kuraev escreve o seguinte: “Na Ortodoxia, não há base textual nem doutrinária para rejeitar o evolucionismo... não tem motivos para negar a tese, segundo a qual o Criador criou a matéria capaz de bom desenvolvimento.
O matemático e filósofo russo Julius Schroeder observa que não sabemos medir a duração dos seis dias em que Deus criou o mundo em uma escala que conhecemos, porque o próprio tempo foi criado nos mesmos dias. “A ordem da criação é consistente com as ideias da cosmologia moderna”, observa o cientista.
Doutor em Ciências Biológicas Yuri Simakov considera uma pessoa um produto da engenharia genética. Ele sugere que o experimento foi realizado na junção de duas espécies - Neanderthal e Homo sapiens. Segundo o biólogo, há "uma intervenção complexa e deliberada da mente, que deve ser uma ordem de grandeza superior à nossa".
A equipe do Evolution Hall no Zoológico de St. Louis decidiu conciliar as duas teorias em tom de brincadeira. Na entrada, eles colocaram uma placa que dizia: "Isso não está afirmando que o mundo da vida não possa ser criado imediatamente - apenas parece que surgiu como resultado de uma longa evolução".
