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 semelhantes às 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?".

De todos os nove planetas sistema solar, apenas na Terra se desenvolveram condições únicas, graças às quais se tornou possível aparência a água é simples e ao mesmo tempo um dos líquidos mais misteriosos do universo. Não é sem razão que a água é chamada de substância misteriosa, porque foi nela que se originaram os primeiros protozoários vivos em nosso planeta, cuja evolução levou ao aparecimento do rei da natureza - o homem. É verdade que esse "rei" não conseguiu compreender todos os segredos da água, cujas novas propriedades os cientistas descobrem quase todos os anos. Mas a água não fica mais limpa a cada ano, o nível de teor de ferro aumenta, por isso é aconselhável usar filtros especiais, por exemplo, o removedor de ferro Atoll RFI-1215ТSE, especialmente para quem mora fora da cidade, onde você mesmo tem que controlar a qualidade da água.

Os próprios mistérios da origem da vida na Terra permaneceram sem solução, embora existam várias teorias, uma das quais comunidade científica considerada a única correta. Mas não pode ser confirmado com 100% de precisão. E esse problema não está na falta de evidências do surgimento de seres vivos em nosso planeta, mas no fato de que o próprio mecanismo do aparecimento dos microrganismos mais simples na água ainda não está claro. Assim, involuntariamente, você pensará no Todo-Poderoso, que criou a vida na Terra em apenas alguns dias, e a teoria de Darwin geralmente aceita parecerá errônea. Mas seja o que for, vamos ficar com isso teoria oficial ensinadas em escolas de todo o mundo. E um de seus pontos-chave é a opinião segundo a qual a vida na água na Terra se originou devido aos raios do sol, que, penetrando pela atmosfera, aqueceram a superfície do antigo Oceano Mundial. E foi o sol que se tornou o catalisador que serviu de impulso para o aparecimento dos primeiros seres vivos no planeta.

Os cientistas sugerem que os oceanos antigos receberam tal quantidade raios solares que aqueceu em média a uma temperatura de + 17,4 graus Celsius. Composição química atmosfera naqueles tempos prehistoricos fundamentalmente diferente de hoje. No entanto, ele sempre forneceu as condições necessárias evitando a evaporação da água espaço. Como resultado, como dizem agora, a Terra experimentou constantemente um efeito de “estufa”, devido ao qual, durante a mudança do dia e da noite, não houve flutuações significativas de temperatura na superfície do planeta. A condição seguinte, sem a qual não haveria pessoas na Terra em particular, e no mundo animal em geral, era o aparecimento de oxigênio na atmosfera, que também estava presente na água em forma dissolvida. Além disso, se a maioria dos seres vivos na Terra consiste em uma proporção significativa de água, então 90% dela é oxigênio, que é, por assim dizer, link entre a energia solar e a água. Portanto, o oxigênio está em todos os tecidos de pessoas e animais, e faz parte das principais proteínas e aminoácidos do sangue, na composição do esqueleto, contribui para a remoção de produtos de decomposição do corpo matéria orgânica e também fornece respiração. Portanto, é seguro dizer que a vida no terceiro planeta a partir do sol surgiu devido a um conjunto único de circunstâncias e três componentes principais - energia solar, oxigênio e água, o último dos quais se tornou o berço da humanidade. Hoje em dia, infelizmente, a qualidade da água está se deteriorando rapidamente, mas você pode encontrar modelos diferentes equipamentos de limpeza, como

A Terra foi formada provavelmente 4,5-5 bilhões de anos atrás a partir de uma gigantesca nuvem de poeira cósmica. 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 superfície da Terra o oceano pré-histórico foi formado. Nela, há cerca de 3,8 bilhões de anos, nasceu a vida original.

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, portanto, se originou fora da Terra, então em um planeta do tipo terrestre. A maioria dos cientistas modernos acredita que a vida se originou na Terra, em seus mares. Mas como surgiu o próprio planeta e como os mares apareceram nele?

Há uma teoria amplamente aceita sobre isso. Segundo ela, a Terra foi formada por nuvens poeira espacial, que contém 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 impacto da água na 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 correu para a Terra, Com trovões e relâmpagos, fortes chuvas caíram das nuvens. 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 Grande quantidade 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. luz solar e, possivelmente, descargas elétricas 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 do impacto radiação ultravioleta Sol, 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.

Eles ainda formam a base da vida nos mares e reservatórios de água doce. Eles são tão pequenos que só podem ser vistos com um microscópio. Em uma gota de água de um pequeno lago existem milhares e milhares deles. Com esses organismos unicelulares mais simples, começou o desenvolvimento de toda a vida animal. No final do Proterozóico, a próxima era após o Arqueano, 1000 - 600 milhões de anos atrás, já existia uma fauna bastante rica: águas-vivas, pólipos, vermes, moluscos e equinodermos.

A imagem mostra criaturas primitivas que viveram aproximadamente 600 - 570 milhões de anos atrás no período geológico Cambriano, o primeiro período da era Paleozóica. Tomamos conhecimento deles pela primeira vez graças a fósseis que foram descobertos por geólogos que estudaram as montanhas cambrianas no Reino Unido. Daí o nome do período geológico da história.

Dos animais e plantas mais simples que habitavam o mar no final do Proterozóico, nenhum vestígio foi preservado. Pode-se apenas supor que estes eram organismos constituídos apenas por tecidos moles, que rapidamente se decompuseram completamente após a morte. Ainda não havia peixes de verdade no Cambriano, mas celenterados, esponjas, agora extintos arqueócitos, planos e vermes poliquetas, caracóis, chocos, lagostins e trilobites. Estes últimos pareciam lagostins de até 10 cm de comprimento, naquela época eram verdadeiros gigantes, maiores que todas as outras criaturas. (Ainda não havia vida em terra naquela época.) No final do Cambriano, os primeiros cordados, semelhantes aos lanceletes modernos, aparentemente já apareceram. Ao longo do próximo milhão de anos, os animais mudaram gradualmente, e no próximo período geológico - o Siluriano, que começou há 500 - 400 milhões de anos, além de inúmeras trilobites em solo oceânico novos habitantes apareceram - escorpiões do mar.

Organismos unicelulares e águas-vivas flutuavam passivamente na coluna de água do Mar Siluriano. E crustáceos e trilobitas, vermes e animais protegidos por conchas, como bivalves e caracóis, rastejavam pelo fundo do mar. Muito poucos deles sabiam nadar. Mesmo os primeiros vertebrados, já aparentemente parecidos com peixes, viviam no fundo do mar. No Siluriano nos mares e águas doces estranhos "peixes" também apareceram - sem mandíbulas e barbatanas emparelhadas. Seus parentes, peixes-bruxa e lampreias, sobreviveram até hoje. No período Siluriano, os primeiros peixes verdadeiros já apareceram. Esses nadadores semelhantes a tubarões tinham um corpo aerodinâmico e sem casca, barbatanas e uma boca com uma mandíbula móvel em forma de bico forrada com dentes afiados. Aproximadamente 450 milhões de anos atrás, no Siluriano, surgiram os primeiros vertebrados - peixes. O corpo de um dos mais antigos - cephalaspis - foi coberto com escamas blindadas, e a cabeça foi coberta com concha de osso. Aparentemente, o cephalaspis era um mau nadador. Ao longo de milhões de anos no mesmo período geológico, desenvolveram-se duas grandes classes de peixes - cartilaginosos e ósseos (peixes pulmonares, nadadeiras lobadas e nadadeiras raiadas). E cartilaginosos, ou seja, tendo um esqueleto cartilaginoso, incluem tubarões e raias. Em contraste, o esqueleto dos peixes ósseos é parcialmente ou inteiramente composto de tecido ósseo. Quase todos os peixes comerciais que nos são conhecidos pertencem aos peixes de osso: arenque, solha, bacalhau e cavala, carpa, lúcio e muitos outros. No total, existem hoje 20 mil espécies de peixes na Terra, e eles habitam não apenas os mares, mas também outros corpos d'água.

400 milhões de anos atrás, o Siluriano foi substituído pelo Devoniano período geológico, que durou cerca de 60 milhões de anos. Então as primeiras plantas apareceram em terra - liquens, que cobriam as margens úmidas dos reservatórios. Durante o Devoniano, outras formas se originaram deles, incluindo a primeira plantas superiores- samambaias e cavalinhas. Além disso, se antes todos os animais respiravam apenas oxigênio dissolvido na água, agora alguns deles aprenderam a extraí-lo do ar. Esses primeiros animais terrestres - milípedes, escorpiões e insetos primitivos sem asas, provavelmente viviam perto da água. O ancestral de todos os vertebrados terrestres era um peixe com nadadeiras lobadas com nadadeiras peitorais e ventrais semelhantes a patas. Gradualmente, os peixes com nadadeiras lobadas desenvolveram membros superiores e inferiores verdadeiros e, com o tempo, surgiram anfíbios (anfíbios) e répteis (répteis).

Como sabemos como eram os animais antigos?

Todas essas mudanças que a Terra sofreu desde a formação de sua crosta são estudadas por geologia histórica. Os cientistas determinam a idade das camadas geológicas por fósseis - os restos de animais e plantas antigos, já que cada época tinha seus próprios representantes característicos da flora e da fauna. Paleontologia é o estudo dos fósseis. Os paleontólogos estudam os restos fósseis de organismos antigos e restauram aparência animais extintos. Quando os organismos vivos morreram no oceano pré-histórico, eles afundaram até o fundo, onde foram cobertos com lodo ou areia trazidos pelos rios. Por milhões de anos, os solos lodosos, juntamente com os restos enterrados sob eles, foram compactados, transformando-se em pedra. Os tecidos moles dos animais foram completamente decompostos, mas a impressão permaneceu. Conchas duras de moluscos ou conchas de crustáceos eram frequentemente mantidas intactas. Durante desenvolvimento histórico Terra repetidamente o fundo do mar sob a influência de forças poderosas e as entranhas derretidas do planeta foram empurradas para grande altura e tornou-se parte da terra. Os restos e impressões de animais antigos intercalados na rocha são encontrados por pesquisadores e são usados ​​para estudar processos geológicos. Camadas pedras para cientistas - como as páginas de um livro com muitos desenhos, e você só precisa decifrar corretamente o "texto" para entender como a vida se desenvolveu no planeta. Camadas de areia e lodo com fósseis foram depositadas umas sobre as outras por milhões de anos. Então eles foram compactados: as camadas mais antigas são mais baixas, as mais recentes são mais altas. Acumulando informações sobre quais camadas são dominadas por certos tipos de fósseis, os cientistas aprenderam a determinar a que tempo geológico eles pertencem. Depois disso, já é bastante simples determinar a idade da rocha geológica em que foram encontrados a partir dos fósseis encontrados.

O Grand Canyon do Rio Colorado, no estado norte-americano do Arizona, é um dos poucos lugares onde foi preservada uma enorme e fácil leitura em pedra da crônica da vida no planeta. Aqui o rio cortou a espessura das rochas sedimentares - calcário, arenito e xisto - até uma profundidade de 1800 m. O rio formou um cânion, ou seja, um vale profundo com encostas muito íngremes e fundo estreito, lavando o fundo do o mar antigo. Subiu muito lenta e uniformemente. A construção da montanha, que é sempre acompanhada por gigantescos deslocamentos e falhas de rochas, não estava aqui. Portanto, a sequência de ocorrência das rochas geológicas não mudou muito. Tendo estudado os fósseis das camadas de uma encosta íngreme, pode-se traçar todas as mudanças que ocorreram com o mundo animal do antigo mar ao longo de centenas de milhões de anos.

O material foi elaborado utilizando o livro "Pisces" da editora Slovo

Existem muitos teorias científicas sobre a origem da vida na Terra. No entanto, a maioria dos cientistas modernos acredita que a vida se originou em um ambiente quente, pois este é o ambiente mais favorável para o desenvolvimento de protozoários. organismos celulares.

A teoria da "sopa primordial"

O biólogo soviético Alexander Ivanovich Oparin em 1924 criou uma teoria sobre a origem da vida em nosso planeta através evolução química moléculas carbonadas. Ele cunhou o termo "sopa primordial" para se referir à água com alta concentração de tais moléculas.

Presumivelmente, a "sopa primordial" existiu há 4 bilhões de anos nos reservatórios rasos da Terra. Ele consistia de água, moléculas bases nitrogenadas, polipeptídeos, aminoácidos e nucleotídeos. A "sopa primária" foi formada sob a influência radiação cósmica, Temperatura alta e descargas elétricas.

Substâncias orgânicas surgiram da amônia, hidrogênio, metano e água. A energia para sua formação pode ser obtida a partir de descargas elétricas de raios (relâmpagos) ou de radiação ultravioleta. IA Oparin sugeriu que as moléculas filamentosas das proteínas resultantes poderiam se dobrar e “grudar” umas nas outras.

No laboratório, os cientistas conseguiram criar uma aparência de " caldo primário”, em que acumulações de proteínas foram formadas com sucesso. No entanto, a questão da reprodução e desenvolvimento adicional gotas coacervadas.

As "bolas" de proteína atraíram moléculas de gorduras e água. As gorduras estavam localizadas na superfície das formações de proteínas, cobrindo-as com uma camada que lembrava vagamente uma membrana celular em estrutura. Oparin chamou esse processo de coacervação e os acúmulos resultantes de proteínas - gotas de coacervato. Com o tempo, as gotas de coacervado são absorvidas meio Ambiente todas as novas porções de matéria, complicando gradualmente sua estrutura, até se transformarem em células vivas primitivas.

Origem da vida em fontes termais

Água mineral e especialmente gêiseres quentes ricos em sal podem sustentar com sucesso formas de vida primitivas. Acadêmico Yu.V. Natochin em 2005 sugeriu que o ambiente para a formação de protocélulas vivas não era oceano antigo, e um reservatório quente com predominância de íons K +. NO água do mar Os íons Na+ dominam.

A teoria do acadêmico Natochin é confirmada pela análise do conteúdo dos elementos nas células vivas modernas. Neles, assim como nos gêiseres, predominam os íons K+.

Em 2011, o cientista japonês Tadashi Sugawara conseguiu criar Célula viva em água mineralizada quente. Formações bacteriológicas primitivas - os estromatólitos ainda são formados em condições naturais nos gêiseres da Groenlândia e da Islândia.

A terra tem duas características que se tornaram os principais pré-requisitos para o surgimento da vida. água líquida serve como solvente para reações bioquímicas, e a energia tectônica pode desencadear essas reações. Sobre como era o planeta quando esse processo estava apenas começando, em seu livro “From Atoms to Tree. Introdução à ciência moderna da vida”, diz o biólogo Sergey Yastrebov. A T&P e o Prêmio Iluminador publicam um trecho de um capítulo sobre as atuais hipóteses dos cientistas sobre as origens da evolução.

Existem várias hipóteses que descrevem com mais ou menos detalhes os prováveis ​​primeiros passos químicos no caminho para a vida. Eles diferem em detalhes, mas estão unidos no principal. Todas essas hipóteses sugerem que os locais de origem da vida não eram reservatórios abertos, mas microcavidades no solo ou sedimentos minerais, onde a energia era fornecida por fontes termais ou por vulcões. Escusado será dizer que isso não é notícia. Por exemplo, o famoso biólogo suíço Carl von Naegeli escreveu no século 19 sobre a origem da vida: “Provavelmente, isso não aconteceu em águas abertas, e em uma camada úmida de um material poroso fino (areia, argila), onde as forças moleculares de sólidos, líquidos e corpos gasosos". Agora, essa opinião se tornou o mainstream científico. Onde o surgimento da vida é menos provável é na coluna de água de um oceano calmo, iluminado pelo sol. Simplesmente não existem fluxos de energia e matéria que a vida nascente possa "selar" e redirecionar para seu próprio benefício.

Então, em algum lugar na água que encharcava o bairro de antigos vulcões ou fontes termais, autocatalítico (isto é, auto-acelerado) reações químicas, cujas cadeias logo começaram a se cruzar devido a produtos intermediários e fechar em ciclos. Os principais participantes dessas reações eram provavelmente pequenos moléculas orgânicas, a princípio mesmo um carbono. Mas as reações não foram fáceis. Uma característica de qualquer reação autocatalítica, por definição, é que seu produto é simultaneamente um catalisador, ou seja, uma substância que acelera o curso da própria reação. Sob a condição de complexidade suficiente do sistema de reação (e este caso certamente observado: havia muitos reagentes e produtos) as reações autocatalíticas adquirem a propriedade de autodesenvolvimento, porque Comentários: pequena mudança O mecanismo de reação afeta a composição de seus produtos, cuja mudança, por sua vez, afeta o mecanismo - e assim por diante, passo a passo. Depois de algum tempo, aminoácidos, carboidratos simples começaram a ser sintetizados no sistema de reações autocatalíticas e, em seguida, chegaram aos polímeros - primeiro simples, depois mais complexos. Por fim, alguns desses polímeros "aprenderam" a catalisar primeiro a síntese uns dos outros (isso é bem fácil) e depois a reprodução deles mesmos. Em outras palavras, eles se tornaram replicadores. E com o advento dos replicadores, o mecanismo darwiniano liga automaticamente seleção natural, necessário e condições suficientes para os quais - auto-reprodução, hereditariedade, variabilidade e competição pelo substrato. Tudo, a partir deste momento o biológico é lançado.

Não pode haver dúvida de que nesses primeiros estágios a vida ainda era praticamente invisível para um observador externo (se, é claro, ele pudesse existir). Isso é fácil de entender se você se imaginar como um viajante alienígena que chegou até o berço da vida terrena. O que ele vai ver? Solo vulcânico quente, torres de sedimentos porosos no fundo do mar... E é isso. Nada notável. Sem análises químicas tal viajante não entenderia o que ele enfrentava.

Os primeiros replicadores de pleno direito na história da Terra eram provavelmente moléculas de RNA. O fato é que de todas as moléculas biologicamente ativas, apenas o RNA pode realizar todas as funções vitais de uma só vez. caracteristicas importantes: e armazenamento informações hereditárias, e sua cópia e catálise de reações metabólicas. As proteínas e seus predecessores, peptídeos mais simples, nunca tiveram tais oportunidades. No entanto, os primeiros peptídeos certamente apareceram na mesma época que os primeiros RNAs. Isto decorre de considerações puramente químicas. O fato é que a síntese de RNA é bastante complicada, mas aminoácidos - e são alfa-aminoácidos que os peptídeos geralmente consistem - são facilmente sintetizados a partir das moléculas mais simples, por exemplo, de monóxido de carbono(CO) e cianeto de hidrogênio (HC≡N), sob condições aproximadamente equivalentes às que provavelmente ocorreriam nas proximidades de vulcões antigos. Portanto existência estágio evolutivo quando os sistemas autocatalíticos consistiriam exclusivamente em RNA é improvável. Muito provavelmente, a evolução de peptídeos e RNA sempre foi acoplada, desde a época de seus predecessores comuns muito mais simples. É possível que uma tarefa adicional (além de autocopiar) dos primeiros replicadores tenha sido justamente a catálise da síntese de peptídeos que influenciaram ambiente químico para que esses replicadores tenham maior probabilidade de sobreviver.

O início da evolução da vida na Terra (antes da divergência de organismos celulares em archaea e bactérias). Claro, este é um cenário hipotético, mas bastante plausível. O momento em que as células (ou seus precursores) adquirem seu próprio mecanismo de replicação do DNA não é intencionalmente especificado aqui, esta questão ainda está em aberto.

O próximo evento evolutivo importante foi a transferência de informação genética do RNA para o DNA. O fato é que a molécula de RNA é boa para todos, mas sua estabilidade química é baixa e é destruída com bastante facilidade. Portanto, armazenar informações genéticas por muito tempo é um negócio não confiável. Para isso, é preferido algum outro polímero. Eles se tornaram algo. Se o primeiro RNA pudesse ter sido sintetizado espontaneamente em natureza inanimada, então a síntese de DNA já é com toda certeza uma "invenção" de organismos vivos, e essa molécula desde o início recebeu uma única função: armazenar informações. Ela não pode fazer mais nada. A única vantagem que o DNA tem sobre o RNA é sua alta estabilidade química, o que permite que ele seja armazenado por um longo tempo e de forma confiável. Para alguém que possui um "know-how" único da síntese de algumas proteínas úteis, isso é realmente valioso.

Assim começou a era da grande reescrita de genomas de RNA para DNA.

No início desta era, os organismos contendo RNA viviam na Terra, que provavelmente já dominava a tecnologia da síntese precisa de proteínas naquela época. Em outras palavras, o DNA apareceu evolutivamente mais tarde que a tradução. É possível que a estratégia genética dos primeiros organismos contendo DNA fosse semelhante à estratégia genética dos retrovírus. NO ciclo da vida vírus deste tipo têm uma etapa obrigatória de retrotranscrição, ou seja, Transcrição reversa transferência de informação genética do RNA para o DNA. Mas os retrovírus não têm seu próprio mecanismo de replicação de DNA. E em organismos celulares, também, muito provavelmente, não existia a princípio. Enzimas confiáveis ​​de replicação (chamadas DNA polimerases dependentes de DNA) apareceram mais tarde. Mas mesmo quando eles apareceram, tornou possível armazenar informações genéticas no DNA continuamente, se necessário, substituindo-as imediatamente de uma molécula de DNA para outra. E então a retrotranscrição não era mais necessária.

Como resultado, a forma de vida mais familiar para nós foi formada: com a estratégia genética DNA-RNA-proteína.

Sejamos honestos, não sabemos exatamente quando. viver importa decomposto em células separadas ambiente externo e entre si por membranas lipídicas fechadas. É possível que isso tenha acontecido antes do aparecimento da replicação do DNA e do desaparecimento da retrotranscrição obrigatória.

Paradoxalmente, todas as células vivas se reproduzem precisamente por divisão. A célula mãe se divide em duas células filhas, que recebem cópias exatas seu genoma. Uma cadeia de células que se dividem sucessivamente é uma cadeia de linhas retas, sem metáforas, ancestrais e descendentes. Às vezes, os descendentes da mesma célula acabam em condições diferentes(ou recebem mutações diferentes) e começam a acumular diferenças sob a influência da seleção natural. Então podemos notar que a linha de ancestrais e descendentes se ramifica.

A primeira dessas ramificações foi a divisão de todos os organismos celulares em archaea e bactérias. Aconteceu exatamente antes que houvesse um mecanismo completo para a replicação do DNA, e certamente antes que houvesse membranas celulares tipo moderno. E isso significa que células típicas (do nosso ponto de vista) cercadas por membrana lipídica e tendo uma estratégia genética DNA-RNA-proteína, desde o início existiu na forma de dois ramos evolutivos divergentes. Assim nasceu a árvore da vida.