Pentru a aprecia acest miracol la adevărata sa valoare, trebuie să vă familiarizați cu o serie de teorii moderne care descriu diferite opțiuni și etape ale nașterii vieții. De la un set plin de viață, dar lipsit de viață de compuși organici simpli, până la proto-organisme care au cunoscut moartea și au intrat într-o cursă nesfârșită de variabilitate biologică. Până la urmă, acești doi termeni - variabilitate și moarte - nu dau naștere la întreaga sumă a vieții? ..

1. Panspermie

Ipoteza aducerii vieții pe Pământ din alte corpuri cosmice are o mulțime de apărători autoritari. Această poziție a fost deținută de marele om de știință german Hermann Helmholtz și chimistul suedez Svante Arrhenius, gânditorul rus Vladimir Vernadsky și Lordul fizician britanic Kelvin. Cu toate acestea, știința este tărâmul faptelor, iar după descoperirea radiațiilor cosmice și a efectului ei distructiv asupra tuturor viețuitoarelor, panspermia părea să fi murit.

Dar cu cât oamenii de știință se scufundă mai adânc în întrebare, cu atât apar mai multe nuanțe. Așadar, acum – inclusiv după ce am înființat numeroase experimente pe nave spațiale – suntem mult mai serioși cu privire la capacitatea organismelor vii de a îndura radiațiile și frigul, lipsa apei și alte „farmece” de a fi în spațiul cosmic. Descoperirile diverșilor compuși organici pe asteroizi și comete, în acumulări îndepărtate de gaz și praf și nori protoplanetari sunt numeroase și fără îndoială. Dar afirmațiile că ar conține urme de ceva care seamănă suspect de microbi rămân nedovedite.

Este ușor de observat că, cu toată fascinația ei, teoria panspermiei nu face decât să transfere problema originii vieții în alt loc și în alt timp. Indiferent ce a adus primele organisme pe Pământ - fie că a fost un meteorit accidental sau un plan viclean de extratereștri foarte dezvoltati, ele trebuiau să se nască undeva și cumva. Nu lăsați aici și mult mai departe în trecut - dar viața trebuia să crească din materie fără viață. Întrebarea „Cum?” ramane.

1.Neștiințific: Generație spontană

Originea spontană a materiei vii foarte dezvoltate din materia neînsuflețită - precum nașterea larvelor de muște în carnea putrezită - poate fi asociată cu Aristotel, care a generalizat gândurile multor predecesori și a format o doctrină holistică a generației spontane. Ca și alte elemente ale filozofiei lui Aristotel, generarea spontană a fost doctrina dominantă în Europa medievală și s-a bucurat de un anumit sprijin până la experimentele lui Louis Pasteur, care a arătat în cele din urmă că până și larvele de muște necesită muște părinte pentru a produce. Generația spontană nu trebuie confundată cu teoriile moderne despre originea abiogenă a vieții: diferența dintre ele este fundamentală.

2. Bulion primar

Această noțiune este strâns legată de experimentele clasice efectuate în anii 1950 de Stanley Miller și Harold Urey. În laborator, oamenii de știință au simulat condițiile care ar putea exista la suprafața tânărului Pământ - un amestec de metan, monoxid de carbon și hidrogen molecular, numeroase descărcări electrice, radiații ultraviolete - și în curând mai mult de 10% din carbonul din metan a trecut în laborator. forma diferitelor molecule organice. În experimentele lui Miller - Urey s-au obținut peste 20 de aminoacizi, zaharuri, lipide și precursori ai acizilor nucleici.

Variațiile moderne ale acestor experimente clasice folosesc setări mult mai complexe care se potrivesc mai bine cu condițiile Pământului timpuriu. Efectele vulcanilor sunt simulate cu emisiile lor de hidrogen sulfurat și dioxid de sulf, prezența azotului etc. În acest fel, oamenii de știință reușesc să obțină o cantitate uriașă și diversă de materie organică - potențiale blocuri de construcție a vieții potențiale. Principala problemă a acestor experimente rămâne racematul: izomerii moleculelor optic active (cum ar fi aminoacizii) se formează într-un amestec în cantități egale, în timp ce toată viața cunoscută nouă (cu excepții izolate și ciudate) include doar izomeri L.

Cu toate acestea, vom reveni la această problemă mai târziu. Aici merită adăugat că recent - în 2015 - profesorul de la Cambridge John Sutherland (John Sutherland) și echipa sa au arătat posibilitatea formării tuturor „moleculelor vieții” de bază, componentele ADN-ului, ARN-ului și proteinelor dintr-un set simplu de componente inițiale. Caracteristicile principale ale acestui amestec sunt cianura de hidrogen și hidrogenul sulfurat, care nu sunt atât de rare în spațiu. La ei rămâne să adăugați unele substanțe minerale și metale, care sunt disponibile în cantități suficiente pe Pământ, cum ar fi fosfații, sărurile de cupru și fier. Oamenii de știință au construit o schemă de reacție detaliată care ar putea crea o „supă primordială” bogată, pentru ca polimerii să apară în ea și să intre în joc evoluția chimică cu drepturi depline.

Ipoteza originii abiogene a vieții din „supa organică”, care a fost testată de experimentele lui Miller și Urey, a fost înaintată în 1924 de biochimistul sovietic Alexander Oparin. Și deși în „anii întunecați” din perioada de glorie a lisenkoismului, omul de știință a luat partea oponenților geneticii științifice, meritele sale sunt mari. În semn de recunoaștere a rolului academicianului, principalul premiu acordat de Societatea Științifică Internațională pentru Studiul Originii Vieții (ISSOL), Medalia Oparin, îi poartă numele. Premiul este acordat la fiecare șase ani, iar în momente diferite a fost acordat atât lui Stanley Miller, cât și marelui cercetător cromozomi, laureatul Nobel Jack Szostak. În semn de recunoaștere a contribuțiilor enorme ale lui Harold Urey, ISSOL acordă Medalia Urey între medaliile Oparin (tot la șase ani). S-a dovedit un premiu unic, real evolutiv - cu un nume schimbător.

3.Evoluția chimică

Teoria încearcă să descrie transformarea substanțelor organice relativ simple în sisteme chimice destul de complexe, precursori ai vieții însăși, sub influența factorilor externi, a mecanismelor de selecție și autoorganizare. Conceptul de bază al acestei abordări este „șovinismul apă-carbon”, care prezintă aceste două componente (apa și carbon - NS) ca fiind absolut necesare și cheie pentru apariția și dezvoltarea vieții, fie pe Pământ, fie undeva dincolo de granițele sale. Iar problema principală rămân condițiile în care „șovinismul apă-carbon” se poate dezvolta în complexe chimice foarte sofisticate, capabile – mai presus de toate – de autoreplicare.

Conform uneia dintre ipoteze, organizarea primară a moleculelor ar putea avea loc în microporii mineralelor argiloase, care au jucat un rol structural. Chimistul scoțian Alexander Graham Cairns-Smith a prezentat această idee în urmă cu câțiva ani. Pe suprafața lor interioară, ca pe o matrice, biomolecule complexe s-ar putea așeza și polimeriza: oamenii de știință israelieni au arătat că astfel de condiții fac posibilă creșterea lanțurilor proteice suficient de lungi. Aici s-ar putea acumula și cantitățile necesare de săruri metalice, care joacă un rol important ca catalizatori pentru reacțiile chimice. Pereții de argilă ar putea servi drept membrane celulare, împărțind spațiul „interior”, în care au loc reacții chimice din ce în ce mai complexe, și separându-l de haosul exterior.

Suprafețele mineralelor cristaline ar putea servi drept „matrici” pentru creșterea moleculelor polimerice: structura spațială a rețelei lor cristaline este capabilă să selecteze numai izomeri optici de același tip, de exemplu, L-aminoacizi, rezolvând problema discutată mai sus. . Energia pentru „metabolismul” primar ar putea fi furnizată prin reacții anorganice - cum ar fi reducerea piritei minerale (FeS2) cu hidrogen (la sulfură de fier și hidrogen sulfurat). În acest caz, nici fulgerul, nici lumina ultravioletă nu este necesară pentru apariția biomoleculelor complexe, ca în experimentele Miller-Urey. Deci, putem scăpa de aspectele nocive ale acțiunii lor.

Pământul tânăr nu a fost protejat de componentele dăunătoare - și chiar mortale - ale radiației solare. Chiar și organismele moderne, evolutive, ar fi incapabile să reziste acestei lumini ultraviolete aspre - în ciuda faptului că Soarele însuși era mult mai tânăr și nu dădea suficientă căldură planetei. De aici a apărut ipoteza că în epoca în care se producea miracolul originii vieții, întregul Pământ putea fi acoperit cu un strat gros de gheață – sute de metri; și asta e în bine. Ascunzându-se sub acest strat de gheață, viața s-ar putea simți destul de în siguranță atât de radiațiile ultraviolete, cât și de impacturile frecvente de meteoriți care amenințau să o omoare din răsputeri. Mediul relativ rece ar putea stabiliza, de asemenea, structura primelor macromolecule.

4. Negri fumători

Într-adevăr, radiațiile ultraviolete de pe Pământul tânăr, a cărui atmosferă nu conținea încă oxigen și nu avea un lucru atât de minunat precum stratul de ozon, ar fi trebuit să fie mortală pentru orice viață în curs de dezvoltare. De aici a apărut presupunerea că strămoșii fragili ai organismelor vii au fost forțați să existe undeva, ascunzându-se de fluxul continuu de raze sterilizante. De exemplu, adânc sub apă - desigur, unde există suficiente minerale, amestecare, căldură și energie pentru reacții chimice. Și există astfel de locuri.

Spre sfârșitul secolului al XX-lea, a devenit clar că fundul oceanului nu poate fi în niciun caz un refugiu pentru monștrii medievali: condițiile de aici sunt prea dificile, temperatura este scăzută, nu există radiații și materia organică rară se poate stabili doar. de la suprafata. De fapt, acestea sunt cele mai vaste semi-deșerturi - cu câteva excepții notabile: chiar acolo, adânc sub apă, aproape de ieșirile surselor geotermale, viața este literalmente în plină desfășurare. Apa neagră bogată în sulfuri este fierbinte, agitată și plină de minerale.

Fumatorii oceanului negru sunt ecosisteme foarte bogate si distinctive: bacteriile care se hranesc cu ei folosesc reactiile fier-sulf despre care am vorbit deja. Ele sunt baza unei vieți înfloritoare, incluzând o mulțime de viermi și creveți unici. Poate că acestea au fost baza și originea vieții pe planetă: cel puțin teoretic, astfel de sisteme poartă tot ce este necesar pentru asta.

2.Neștiințific: Spirite, zei, strămoși

Orice mituri cosmologice despre originea lumii sunt întotdeauna încununate cu cele antropogonice - despre originea omului. Și în aceste fantezii nu se poate decât invidia imaginația autorilor antici: cu privire la întrebarea ce, cum și de ce a apărut cosmosul, unde și cum a apărut viața - și oamenii - versiunile suna foarte diferit și aproape întotdeauna frumos. Plantele, peștii și animalele au fost prinse de pe fundul mării de o cioară uriașă, oamenii s-au târât ca niște viermi din trupul primului strămoș Pangu, au fost modelați din lut și cenușă, s-au născut din căsătoriile zeilor și monștrilor. Toate acestea sunt surprinzător de poetice, dar, desigur, nu au nicio legătură cu știința.

În conformitate cu principiile materialismului dialectic, viața este o „unitate și luptă” a două principii: informația schimbătoare și moștenită, pe de o parte, și funcțiile biochimice, structurale, pe de altă parte. Una este imposibilă fără cealaltă – iar întrebarea de unde a început viața, cu informații și acizi nucleici, sau cu funcții și proteine, rămâne una dintre cele mai dificile. Iar una dintre soluțiile binecunoscute la această problemă paradoxală este ipoteza „lumii ARN”, care a apărut la sfârșitul anilor 1960 și a luat contur în cele din urmă la sfârșitul anilor 1980.

ARN - macromolecule, în stocarea și transmiterea informațiilor nu este la fel de eficient ca ADN-ul, iar în îndeplinirea funcțiilor enzimatice - nu este la fel de impresionant ca proteinele. Dar moleculele de ARN sunt capabile de ambele și, până acum, servesc ca o legătură de transmisie în schimbul de informații al celulei și catalizează o serie de reacții în ea. Proteinele nu se pot replica fără informațiile ADN-ului, iar ADN-ul nu se poate replica fără „abilități” proteice. ARN-ul, pe de altă parte, poate fi complet autonom: este capabil să-și catalizeze propria „reproducție” - și acest lucru este suficient pentru început.

Studiile din cadrul ipotezei „Lumea ARN” au arătat că aceste macromolecule sunt, de asemenea, capabile de evoluție chimică cu drepturi depline. Ca să luăm cel puțin un exemplu clar demonstrat de biofizicienii din California conduși de Lesley Orgel: dacă bromura de etidio, care servește drept otravă pentru acest sistem care blochează sinteza ARN, se adaugă la o soluție de ARN auto-replicator, atunci încet-încet, cu o schimbare a generațiilor de macromolecule, într-un amestec apar ARN-uri care sunt rezistente chiar și la concentrații foarte mari de toxină. Aproximativ în acest fel, în timp ce evoluează, primele molecule de ARN ar putea găsi o modalitate de a sintetiza primele instrumente proteice, iar apoi, în combinație cu acestea, „descoperă” pentru ei înșiși dubla helix ADN, un purtător ideal de informații ereditare.

3.Neștiințific: imuabilitate

Nu mai științifice decât poveștile despre strămoși nu pot fi numite puncte de vedere care poartă marele nume al Teoriei stării de echilibru. Potrivit susținătorilor săi, nicio viață nu a apărut deloc - așa cum Pământul nu s-a născut, nici cosmosul nu a apărut: pur și simplu au fost întotdeauna, vor fi întotdeauna. Toate acestea nu sunt mai justificate decât viermii Pangu: pentru a lua în serios o astfel de „teorie”, va trebui să uităm de nenumăratele descoperiri ale paleontologiei, geologiei și astronomiei. Și, de fapt, să abandonezi întreaga clădire grandioasă a științei moderne - dar apoi, poate, merită să abandonezi tot ceea ce se presupune că ar fi pentru locuitorii săi, inclusiv computerele și tratamentul stomatologic nedureros.

6.Protocelule

Cu toate acestea, simpla replicare nu este suficientă pentru „viața normală”: orice viață este, în primul rând, o zonă izolată spațial a mediului, separând procesele metabolice, facilitând cursul unor reacții și permițând excluderea altora. Cu alte cuvinte, viața este o celulă limitată de o membrană semi-permeabilă formată din lipide. Iar „protocelulele” ar fi trebuit să apară deja în primele etape ale existenței vieții pe Pământ – prima ipoteză despre originea lor a fost exprimată de Alexander Oparin, binecunoscut nouă. În opinia sa, „protomembranele” ar putea fi picături de lipide hidrofobe, care amintesc de picăturile galbene de ulei care plutesc în apă.

În general, ideile omului de știință sunt acceptate de știința modernă, iar Jack Shostak, care a primit Medalia Oparin pentru munca sa, s-a ocupat și de acest subiect. Împreună cu Katarzyna Adamala, a reușit să creeze un fel de model de „protocelulă”, al cărui analog al membranei nu era format din lipide moderne, ci din molecule organice și mai simple, acizi grași, care se puteau acumula bine în locurile de origine. a primelor proto-organisme. Shostak și Adamala au reușit chiar să-și „reînvie” structurile prin adăugarea de ioni de magneziu (stimulând activitatea ARN polimerazelor) și acid citric (stabilizând structura membranelor grase) în mediu.

Drept urmare, au obținut un sistem complet simplu, dar oarecum viu; în orice caz, era o protocelulă normală care conținea un mediu protejat de membrană pentru propagarea ARN-ului. Din acest moment, puteți închide ultimul capitol al preistoriei vieții - și începe primele capitole ale istoriei sale. Totuși, acesta este un subiect complet diferit, așa că vom vorbi despre un singur concept, dar extrem de important, legat de primii pași în evoluția vieții și apariția unei varietăți uriașe de organisme.

4. Neștiințific: Eterna întoarcere

O reprezentare „de marcă” a filozofiei indiene, în filosofia occidentală asociată cu operele lui Immanuel Kant, Friedrich Nietzsche și Mircea Eliade. O imagine poetică a rătăcirii eterne a fiecărui suflet viu printr-un număr infinit de lumi și locuitorii lor, renașterea sa fie într-o insectă nesemnificativă, fie într-un poet exaltat, fie chiar într-o creatură necunoscută nouă, un demon sau un zeu. În ciuda absenței ideilor de reîncarnare, această idee este într-adevăr apropiată de Nietzsche: eternitatea este eternă, ceea ce înseamnă că orice eveniment din ea poate - și trebuie să fie repetat din nou. Și fiecare ființă se învârte la nesfârșit pe acest carusel al întoarcerii universale, astfel încât doar capul se învârte, iar problema însăși a originii primare dispare undeva într-un caleidoscop de nenumărate repetări.

7. Endosimbioza

Priviți-vă în oglindă, priviți-vă în ochi: creatura cu care schimbi priviri este cel mai complex hibrid care a apărut din timpuri imemoriale. Înapoi la sfârșitul secolului al XIX-lea, naturalistul german-englez Andreas Schimper a observat că cloroplastele, organele celulelor vegetale responsabile de fotosinteză, se reproduc separat de celula însăși. Curând a existat ipoteza că cloroplastele sunt simbioți, celule ale bacteriilor fotosintetice, odată înghițite de gazdă – și lăsate să trăiască aici pentru totdeauna.

Desigur, nu avem cloroplaste, altfel am putea mânca lumina soarelui, așa cum sugerează unele secte pseudo-religioase. Cu toate acestea, în anii 1920, ipoteza endosimbiozei a fost extinsă pentru a include mitocondriile, organelele care consumă oxigen și furnizează energie tuturor celulelor noastre. Până în prezent, această ipoteză a căpătat statutul de teorie cu drepturi depline, dovedită în mod repetat - este suficient să spunem că mitocondriile și plastidele au propriul lor genom, mecanisme de diviziune mai mult sau mai puțin independente de celule și propriile sisteme de sinteză a proteinelor.

În natură, s-au găsit și alți endosimbioți care nu au în spate miliarde de ani de evoluție comună și se află la un nivel mai puțin profund de integrare în celulă. De exemplu, unele amibe nu au propriile mitocondrii, dar există bacterii incluse în interior și care își îndeplinesc rolul. Există ipoteze despre originea endosimbiotică a altor organite - inclusiv flageli și cili, și chiar nucleul celular: conform unor cercetători, noi toți, eucariote, am fost rezultatul unei fuziuni fără precedent între bacterii și arhee. Aceste versiuni nu au găsit încă o confirmare strictă, dar un lucru este clar: de îndată ce a apărut, viața a început să absoarbă vecinii și să interacționeze cu ei, dând naștere unei noi vieți.

5. Neștiințific: creaționism

Însuși conceptul de creaționism a apărut în secolul al XIX-lea, când susținătorii diferitelor versiuni ale apariției lumii și vieții, propuse de autorii Torei, Bibliei și alte cărți sacre ale religiilor monoteiste, au început să fie numiți acest cuvânt. Cu toate acestea, în esență, creaționiștii nu au oferit nimic nou în comparație cu aceste cărți, încercând din nou și din nou să respingă concluziile stricte și temeinice ale științei - dar de fapt, din nou și din nou pierzând o poziție după alta. Din păcate, ideile oamenilor de știință pseudo-creationiști moderni sunt mult mai ușor de înțeles: înțelegerea teoriilor științei reale necesită mult efort.

Originea vieții pe Pământ este o problemă cheie și nerezolvată a științei naturii, servind adesea drept teren pentru o ciocnire între știință și religie. Dacă existența evoluției materiei vii în natură poate fi considerată dovedită, deoarece mecanismele sale au fost descoperite, arheologii au descoperit organisme antice, mai simplu aranjate, atunci nicio ipoteză a originii vieții nu are o bază de dovezi atât de extinsă. Putem observa evoluția cu proprii noștri ochi, cel puțin în selecție. Nimeni nu a fost capabil să creeze un lucru viu dintr-unul neînsuflețit.

În ciuda numărului mare de ipoteze despre originea vieții, doar una dintre ele are o explicație științifică acceptabilă. Este o ipoteză abiogeneza- o evoluție chimică îndelungată care a avut loc în condițiile speciale ale Pământului antic și a precedat evoluția biologică. În același timp, din substanțe anorganice au fost sintetizate mai întâi substanțe organice simple, dintre care altele mai complexe, apoi au apărut biopolimerii, etapele următoare sunt mai speculative și greu dovedite. Ipoteza abiogenezei are multe probleme nerezolvate, puncte de vedere diferite asupra anumitor etape ale evoluției chimice. Cu toate acestea, unele dintre punctele sale au fost confirmate empiric.

Alte ipoteze pentru originea vieții - panspermie(introducerea vieții din spațiu), creaţionismul(creație de către creator), generatie spontana(organismele vii apar brusc în materie neînsuflețită), stare echilibrată(viața a existat întotdeauna). Imposibilitatea generării spontane a vieții la neînsuflețit a fost dovedită de Louis Pasteur (sec. XIX) și un număr de oameni de știință înaintea lui, dar nu atât de categoric (F. Redi - secolul XVII). Ipoteza panspermiei nu rezolvă problema originii vieții, ci o transferă de pe Pământ în spațiul cosmic sau pe alte planete. Cu toate acestea, este greu de respins această ipoteză, în special aceia dintre reprezentanții săi care susțin că viața a fost adusă pe Pământ nu de meteoriți (în acest caz, lucrurile vii ar putea arde în straturile atmosferei, fi supuse acțiunii distructive ale radiații cosmice etc.), ci de către ființe inteligente. Dar cum au ajuns pe Pământ? Din punct de vedere al fizicii (dimensiunea uriașă a Universului și incapacitatea de a depăși viteza luminii), acest lucru este greu de posibil.

Pentru prima dată, posibila abiogeneză a fost fundamentată de A.I. Oparin (1923-1924), ulterior această ipoteză a fost elaborată de J. Haldane (1928). Totuși, ideea că viața pe Pământ ar putea fi precedată de formarea abiogenă a compușilor organici a fost exprimată de Darwin. Teoria abiogenezei a fost finalizată și este finalizată de alți oameni de știință până în prezent. Principala sa problemă nerezolvată este detaliile tranziției de la sistemele nevii complexe la organisme vii simple.

În 1947, J. Bernal, pe baza dezvoltărilor lui Oparin și Haldane, a formulat teoria biopoiezei, distingând trei etape în abiogeneză: 1) apariția abiogenă a monomerilor biologici; 2) formarea de biopolimeri; 3) formarea membranelor și formarea organismelor primare (protobionte).

Abiogeneza

Scenariul ipotetic al originii vieții conform teoriei abiogenezei este descris mai jos în termeni generali.

Vârsta Pământului este de aproximativ 4,5 miliarde de ani. Apa lichidă de pe planetă, atât de necesară vieții, potrivit oamenilor de știință, a apărut nu mai devreme de 4 miliarde de ani în urmă. În același timp, în urmă cu 3,5 miliarde de ani, viața pe Pământ exista deja, ceea ce este dovedit de descoperirea unor roci de asemenea vârste cu urme ale activității vitale a microorganismelor. Astfel, primele organisme simple au apărut relativ repede - în mai puțin de 500 de milioane de ani.

Când Pământul s-a format pentru prima dată, temperatura sa putea atinge 8000 °C. Când planeta s-a răcit, metalele și carbonul, ca elemente cele mai grele, s-au condensat și au format scoarța terestră. În același timp, avea loc și activitate vulcanică, crusta se mișca și se contracta, pe ea s-au format pliuri și rupturi. Forțele gravitaționale au dus la compactarea scoarței, în timp ce energia a fost eliberată sub formă de căldură.

Gazele ușoare (hidrogen, heliu, azot, oxigen etc.) nu au fost reținute de planetă și au scăpat în spațiu. Dar aceste elemente au rămas în compoziția altor substanțe. Până când temperatura de pe Pământ a scăzut sub 100°C, toată apa era în stare de vapori. După ce temperatura a scăzut, evaporarea și condensul s-au repetat de multe ori, au fost averse abundente cu furtuni. Lava fierbinte și cenușa vulcanică, odată ajunse în apă, au creat condiții de mediu diferite. În unele, pot avea loc anumite reacții.

Astfel, condițiile fizice și chimice de pe Pământul timpuriu au fost favorabile formării substanțelor organice din cele anorganice. Atmosfera era de tip reducător, nu exista oxigen liber și nici strat de ozon. Prin urmare, radiațiile ultraviolete și cosmice au pătruns pe Pământ. Alte surse de energie au fost căldura scoarței terestre, care încă nu s-a răcit, erupția vulcanilor, furtunile, descompunerea radioactivă.

În atmosferă erau prezenți metan, oxizi de carbon, amoniac, hidrogen sulfurat, compuși cu cianuri și vapori de apă. Din ele au fost sintetizate un număr dintre cele mai simple substanțe organice. În plus, s-ar putea forma aminoacizi, zaharuri, baze azotate, nucleotide și alți compuși organici mai complecși. Mulți dintre ei au servit ca monomeri pentru viitorii polimeri biologici. Absența oxigenului liber în atmosferă a favorizat reacțiile.

Experimentele chimice (pentru prima dată în 1953 de către S. Miller și G. Urey), simulând condițiile Pământului antic, au demonstrat posibilitatea sintezei abiogene a substanțelor organice din cele anorganice. Prin trecerea descărcărilor electrice printr-un amestec de gaze care imita atmosfera primitivă, în prezența vaporilor de apă s-au obținut aminoacizi, acizi organici, baze azotate, ATP etc.

Trebuie remarcat faptul că în atmosfera antică a Pământului, cele mai simple substanțe organice s-ar putea forma nu numai abiogen. Au fost aduse și din spațiu, conținute în praful vulcanic. Mai mult, ar putea fi cantități destul de mari de materie organică.

Compuși organici cu greutate moleculară mică s-au acumulat în ocean, creând așa-numita supă primordială. Substanțele au fost adsorbite la suprafața depozitelor de argilă, ceea ce a crescut concentrația acestora.

În anumite condiții ale Pământului antic (de exemplu, pe argilă, versanții vulcanilor care se răcesc), ar putea avea loc polimerizarea monomerilor. Așa s-au format proteinele și acizii nucleici - biopolimeri, care au devenit ulterior baza chimică a vieții. Într-un mediu apos, polimerizarea este puțin probabilă, deoarece depolimerizarea are loc de obicei în apă. Experiența a dovedit posibilitatea sintetizării unei polipeptide din aminoacizi în contact cu bucăți de lavă fierbinte.

Următorul pas important către originea vieții este formarea de picături coacervate în apă ( coacervează) din polipeptide, polinucleotide, alți compuși organici. Astfel de complexe ar putea avea la exterior un strat care să imite o membrană și să le păstreze stabilitatea. Coacervații au fost obținuți experimental în soluții coloidale.

Moleculele de proteine ​​sunt amfotere. Ei atrag moleculele de apă la sine, astfel încât în ​​jurul lor se formează o coajă. Se obțin complexe hidrofile coloidale, izolate din masa de apă. Ca rezultat, se formează o emulsie în apă. În plus, coloizii fuzionează între ei și formează coacervate (procesul se numește coacervare). Compoziția coloidală a coacervatului depindea de compoziția mediului în care s-a format. În diferite rezervoare ale Pământului antic, s-au format coacervate de compoziție chimică diferită. Unele dintre ele erau mai stabile și puteau, într-o anumită măsură, să efectueze un metabolism selectiv cu mediul. A existat un fel de selecție naturală biochimică.

Coacervații sunt capabili să absoarbă selectiv anumite substanțe din mediu și să elibereze în acesta unii produși ai reacțiilor chimice care au loc în ele. Este ca metabolismul. Odată cu acumularea de substanțe, coacervatele au crescut și, când au atins o dimensiune critică, s-au rupt în părți, fiecare dintre acestea păstrând caracteristicile organizării originale.

În coacervatele în sine, ar putea avea loc reacții chimice. În timpul absorbției ionilor metalici de către coacervați, s-ar putea forma enzime.

În procesul de evoluție, au rămas doar astfel de sisteme care erau capabile de autoreglare și auto-reproducere. Aceasta a marcat debutul următoarei etape în originea vieții - apariția protobionti(conform unor surse, aceasta este la fel ca coacervatele) - corpuri care au o compoziție chimică complexă și o serie de proprietăți ale ființelor vii. Protobionții pot fi considerați ca fiind cele mai stabile și de succes coacervate.

Membrana poate fi formată în felul următor. Acizii grași se combină cu alcoolii pentru a forma lipide. Lipidele au format pelicule la suprafața corpurilor de apă. Capetele lor încărcate sunt orientate spre apă, în timp ce capetele nepolare sunt cu fața în afară. Moleculele de proteine ​​care pluteau în apă au fost atrase de capetele lipidelor, rezultând formarea de filme duble de lipoproteine. Din vânt, un astfel de film s-ar putea îndoi și s-au format bule. Este posibil ca coacervatele să fi fost prinse accidental în aceste vezicule. Când astfel de complexe au apărut din nou pe suprafața apei, acestea au fost deja acoperite cu un al doilea strat de lipoproteine ​​(datorită interacțiunilor hidrofobe ale capetelor nepolare ale lipidelor care se înfruntă unele cu altele). Dispunerea generală a membranei organismelor vii de astăzi este două straturi de lipide în interior și două straturi de proteine ​​situate la margini. Dar, de-a lungul a milioane de ani de evoluție, membrana a devenit mai complexă datorită includerii proteinelor scufundate în stratul lipidic și pătrundere în acesta, proeminență și proeminență a secțiunilor individuale ale membranei etc.

Coacervatele (sau protobionții) ar putea obține molecule de acid nucleic deja existente, capabile de auto-reproducere. Mai mult, la unii protobionți, ar putea avea loc o astfel de rearanjare încât acidul nucleic să înceapă să codifice proteina.

Evoluția protobionților nu mai este o evoluție chimică, ci prebiologică. A dus la o îmbunătățire a funcției catalitice a proteinelor (au început să joace rolul enzimelor), a membranelor și a permeabilității lor selective (ceea ce face din protobiont un set stabil de polimeri), la apariția sintezei matricei (transferul de informații din nuclei). acid la acid nucleic și de la acid nucleic la proteină).

Etapele originii și evoluției vieții

	Evoluţie	rezultate
1	Evolutie chimica – sinteza compusilor	materie organică simplă Biopolimeri
2	Evoluție prebiologică - selecție chimică: rămân protobionții cei mai stabili, autoreproducatori	Coacervate și protobionti Cataliza enzimatică Sinteza matricei Membrană
3	Evoluție biologică - selecția biologică: lupta pentru existență, supraviețuirea celor mai adaptați la condițiile de mediu	Adaptarea organismelor la condiții specifice de mediu Diversitatea organismelor vii

Unul dintre cele mai mari mistere despre originea vieții este modul în care ARN-ul a ajuns să codifice secvența de aminoacizi a proteinelor. Întrebarea se referă la ARN, nu la ADN, deoarece se crede că la început acidul ribonucleic a jucat nu numai un rol în implementarea informațiilor ereditare, ci a fost și responsabil pentru stocarea acesteia. ADN-ul l-a înlocuit mai târziu, ieșind din ARN prin transcripție inversă. ADN-ul este mai bun la stocarea informațiilor și este mai stabil (mai puțin predispus la reacții). Prin urmare, în procesul de evoluție, ea a fost cea care a rămas drept custode al informațiilor.

În 1982, T. Chek a descoperit activitatea catalitică a ARN-ului. În plus, ARN-ul poate fi sintetizat în anumite condiții chiar și în absența enzimelor și, de asemenea, poate forma copii ale lor. Prin urmare, se poate presupune că ARN-urile au fost primii biopolimeri (ipoteza lumii ARN). Unele secțiuni de ARN ar putea codifica accidental peptide utile pentru protobiont, în timp ce alte secțiuni de ARN au devenit introni excizați în cursul evoluției.

La protobionti a aparut un feedback - ARN-ul codifica proteine ​​enzimatice, proteinele enzimatice cresc cantitatea de acizi nucleici.

Începutul evoluției biologice

Evoluția chimică și evoluția protobionților au durat mai mult de 1 miliard de ani. Viața a apărut și a început evoluția ei biologică.

Unii protobionți au dat naștere celulelor primitive, care includ totalitatea proprietăților viețuitoarelor pe care le observăm astăzi. Au implementat stocarea și transmiterea informațiilor ereditare, utilizarea acesteia pentru a crea structuri și metabolism. Energia pentru procesele vitale a fost furnizată de moleculele de ATP și au apărut membrane tipice celulelor.

Primele organisme au fost heterotrofe anaerobe. Ei au obținut energia stocată în ATP prin fermentație. Un exemplu este glicoliza - descompunerea fără oxigen a zaharurilor. Aceste organisme au mâncat în detrimentul substanțelor organice din bulionul primar.

Dar rezervele de molecule organice s-au epuizat treptat, pe măsură ce condițiile de pe Pământ s-au schimbat, iar substanțele organice noi aproape că nu au fost sintetizate abiogen. În condiții de competiție pentru resursele alimentare, evoluția heterotrofilor s-a accelerat.

Avantajul a fost câștigat de bacterii, care s-au dovedit a fi capabile să fixeze dioxidul de carbon cu formarea de substanțe organice. Sinteza autotrofă a nutrienților este mai complexă decât nutriția heterotrofă, așa că nu ar fi putut apărea în formele timpurii de viață. Din unele substanțe, sub influența energiei radiațiilor solare, s-au format compuși necesari celulei.

Primele organisme fotosintetice nu produceau oxigen. Fotosinteza cu eliberarea sa a apărut cel mai probabil mai târziu în organisme similare cu algele albastre-verzi actuale.

Acumularea de oxigen în atmosferă, apariția unui ecran de ozon și scăderea cantității de radiații ultraviolete au dus la aproape imposibilitatea sintezei abiogene a substanțelor organice complexe. Pe de altă parte, formele de viață emergente au devenit mai rezistente în astfel de condiții.

Respirația oxigenului s-a răspândit pe Pământ. Organismele anaerobe au supraviețuit doar în câteva locuri (de exemplu, există bacterii anaerobe care trăiesc în izvoarele subterane fierbinți).

INTRODUCERE SECȚIUNEA 1. TEORII DE BAZĂ ALE ORIGINII VIEȚII PE Pământ.

1.1 Creaționismul.

1.2 Ipoteza generarii spontane.

1.3 Teoria unei stări staţionare.

1.4 Ipoteza panspermiei.

SECȚIUNEA 2. TEORIA PROTEINE-COACERVATE OPARINA.

2.1 Esența teoriei.

2.2 Alexandru Ivanovici Oparin.

2.3 Originile evoluției chimice „Corbă primară”.

2.4 Etapele procesului de origine a vieții.

SECȚIUNEA 3. NECESITATEA DE A STUDIA ORIGINEA VIEȚII.

SECȚIUNEA 4. INTRODUCERI MODERNE PRIVIND ORIGINEA VIEȚII.

CONCLUZIE.

LITERATURĂ.

INTRODUCERE

Problema originii vieții pe Pământ și probabilitatea existenței acesteia pe alte planete ale Universului a atras mult timp atât interesul oamenilor de știință, cât și al filozofilor, precum și al oamenilor obișnuiți. În ultimii ani, atenția acordată acestei „probleme eterne” a crescut semnificativ.

Acest lucru se datorează a două împrejurări: în primul rând, progresul semnificativ în modelarea în laborator a unor etape ale evoluției materiei, care a dus la originea vieții și, în al doilea rând, dezvoltarea rapidă a cercetării spațiale, făcând din ce în ce mai real să fie de fapt. caută orice formă de viață pe planetele sistemului solar, dar în viitor și nu numai.

Originea vieții este una dintre cele mai misterioase întrebări, un răspuns exhaustiv care este puțin probabil să fie primit vreodată. Multe ipoteze și chiar teorii despre originea vieții, explicând diferitele aspecte ale acestui fenomen, nu sunt încă capabile să depășească o circumstanță esențială - să confirme experimental faptul apariției vieții. Știința modernă nu are dovezi directe despre cum și unde a apărut viața. Există doar construcții logice și dovezi indirecte obținute prin experimente model, și date din domeniul paleontologiei, geologiei, astronomiei etc.

În același timp, problema originii vieții nu a fost încă rezolvată definitiv. Există multe ipoteze pentru originea vieții.

În diferite momente și în diferite culturi, au fost luate în considerare următoarele idei:

Creaționismul (viața a fost creată de Creator);

Generație spontană (generație spontană; viața a apărut în mod repetat din materia neînsuflețită);

Ipoteza stării de echilibru (viața a existat întotdeauna);

Ipoteza panspermiei (viață adusă pe Pământ de pe alte planete);

Ipoteze biochimice (viața a apărut în condiții terestre în cursul unor procese care se supun legilor fizice și chimice, adică ca urmare a evoluției biochimice);

Scopul lucrării este de a lua în considerare principalele teorii ale originii vieții pe Pământ.

Este important de reținut că, pentru a atinge obiectivul, sunt luate în considerare următoarele sarcini:

Revedeți principalele teorii

creaţionismul

Teoria generării spontane a vieții

Teoria stării de echilibru

Ipoteza pansermiei

Pentru a explora teoria de bază a proteinelor-coacervate a A.I. Oparina

Citiți biografia lui A.I. Oparina

Descrie originile evoluției chimice „supra primordială”

Determinați etapele procesului de apariție a vieții pe Pământ

Necesitatea de a studia originea vieții pe Pământ

Vederi moderne despre originea vieții

La efectuarea lucrării s-au folosit următoarele metode: geografică comparativă, analiza izvoarelor literare, istorică.

Lucrarea a fost scrisă pe baza unor astfel de materiale: monografii, ediții traduse, articole dintr-o colecție de lucrări științifice, componente de cărți, literatură de pe Internet.

SECȚIUNEA 1. PRINCIPALELE TEORII ALE ORIGINII VIEȚII PE PĂMÂNT

1.1creaţionismul

Creaționismul (din engleză creation - creation) este un concept religios și filozofic, în cadrul căruia întreaga diversitate a lumii organice, a umanității, a planetei Pământ, precum și a lumii în ansamblu, sunt considerate atât de intenționat create de unii supremi. ființă sau zeitate. Teoria creaționismului, trimițând răspunsul la întrebarea originii vieții la religie (crearea vieții de către Dumnezeu), după criteriul lui Popper, se află în afara domeniului cercetării științifice (din moment ce este de necontestat: este imposibil de demonstrat. prin metode științifice atât că Dumnezeu a creat viața, cât și că Dumnezeu a creat-o.) În plus, această teorie nu oferă un răspuns satisfăcător la întrebarea cauzelor apariției și existenței ființei supreme însăși, postulându-și de obicei pur și simplu lipsa de început.

1.2Ipoteza generației spontane

Această teorie a câștigat val în China antică, Babilon și Egipt ca alternativă la creaționismul cu care a coexistat. Învățăturile religioase din toate timpurile și toate popoarele atribuiau de obicei aspectul vieții unuia sau altuia act creator al divinității. Foarte naiv au rezolvat această întrebare și primii cercetători ai naturii. Aristotel (384-322 î.Hr.), care este adesea salutat drept fondatorul biologiei, a ținut la teoria generației spontane a vieții. Chiar și pentru o minte atât de remarcabilă a antichității precum Aristotel, nu a fost greu de acceptat ideea că animalele - viermi, insecte și chiar pești - ar putea apărea din noroi. Dimpotrivă, acest filozof a susținut că fiecare corp uscat, devenind umed, și, invers, fiecare corp umed, devenind uscat, dau naștere la animale.

Conform ipotezei lui Aristotel despre generarea spontană, anumite „particule” de materie conțin un fel de „principiu activ”, care, în condiții adecvate, poate crea un organism viu. Aristotel a avut dreptate când a considerat că acest principiu activ este conținut într-un ou fertilizat, dar a crezut în mod eronat că este prezent și în vântul solar, noroi și carnea putrezită.

„Acestea sunt faptele - lucrurile vii pot apărea nu numai prin împerecherea animalelor, ci și prin descompunerea solului. Același lucru este și în cazul plantelor: unele se dezvoltă din semințe, în timp ce altele, parcă, generează spontan sub acțiunea întregii naturi, izvorând din pământul în descompunere sau din anumite părți ale plantelor ”(Aristotel).

Autoritatea lui Aristotel a avut o influență excepțională asupra punctelor de vedere ale savanților medievali. Opinia acestui filozof în mintea lor era în mod bizar împletită cu concepte religioase, dând adesea concluzii ridicole și chiar stupide în termeni moderni. Pregătirea unei persoane vii sau a asemănării sale, „homunculus”, într-un balon, prin amestecarea și distilarea diferitelor substanțe chimice, era considerată în Evul Mediu, deși foarte dificilă și fără lege, dar fără îndoială fezabilă. Obținerea animalelor din materiale neînsuflețite părea atât de simplă și comună oamenilor de știință din acea vreme, încât celebrul alchimist și medic Van Helmont (1577-1644) dă direct o rețetă, în urma căreia șoarecii pot fi pregătiți artificial prin acoperirea unui vas cu cereale ude și murdare. zdrențe. Acest om de știință de mare succes a descris un experiment în care ar fi creat șoareci în trei săptămâni. Pentru asta era nevoie de o cămașă murdară, un dulap întunecat și o mână de grâu. Van Helmont a considerat că transpirația umană este principiul activ în procesul șoarecelui.

O serie de surse care datează din secolele al XVI-lea și al XVII-lea descriu în detaliu transformarea apei, pietrelor și a altor obiecte neînsuflețite în reptile, păsări și animale. Grindel von Ach arată chiar imaginea broaștelor care se presupune că apar din roua mai, iar Aldrovand descrie procesul de renaștere a păsărilor și insectelor din ramurile și fructele copacilor.

Cu cât știința naturală s-a dezvoltat în continuare, cu atât observația și experiența exactă au devenit mai importante în cunoașterea naturii și nu doar raționamentul și sofisticarea, cu atât sfera de aplicare a teoriei generației spontane era mai restrânsă. Deja în 1688, biologul și medicul italian Francesco Redi, care locuia la Florența, a abordat problema originii vieții mai strict și a pus sub semnul întrebării teoria generației spontane. Dr. Redi, prin simple experimente, a dovedit lipsa de temei a opiniilor despre generarea spontană a viermilor în carnea putrezită. A descoperit că micii viermi albi erau larve de muște. După ce a efectuat o serie de experimente, a primit date care confirmă ideea că viața poate apărea doar dintr-o viață anterioară (conceptul de biogeneză).

„Convingerea ar fi zadarnică dacă nu ar putea fi confirmată prin experiment. Așa că la mijlocul lunii iulie am luat patru vase mari cu gura largă, am pus pământ într-unul, niște pești în altul, anghile din Arno în al treilea, o bucată de vițel în al patrulea, le-am închis ermetic și le-am sigilat. Apoi am pus același lucru în alte patru vase, lăsându-le deschise... În curând carnea și peștele din vasele desigilate au fost vierme; muștele puteau fi văzute zburând liber în și în afara navelor. Dar nu am văzut un singur vierme în vasele sigilate, deși trecuseră multe zile după ce peștii morți au fost așezați în ele ”(Redi).

Astfel, în ceea ce privește ființele vii vizibile cu ochiul liber, propunerea generației spontane s-a dovedit a fi insuportabilă. Dar la sfârșitul secolului al XVII-lea. Kircher și Leeuwenhoek au descoperit lumea celor mai mici creaturi, invizibile cu ochiul liber și care se disting doar printr-un microscop. Aceste „cele mai mici animale vii” (cum a numit Leeuwenhoek bacteriile și ciliați pe care le-a descoperit) puteau fi găsite oriunde se producea descompunerea, în decocturi și infuzii de plante care stătuseră mult timp, în carne putrezită, bulion, în lapte acru, în fecale. , în placă . „În gura mea”, a scris Leeuwenhoek, „sunt mai mulți dintre ei (germeni) decât oameni în Regatul Unit”. Trebuie doar să puneți substanțe perisabile și ușor putrezitoare într-un loc cald pentru o perioadă de timp, deoarece în ele se dezvoltă imediat ființe vii microscopice, care nu existau înainte. De unde vin aceste creaturi? Au provenit din embrioni care au căzut accidental în lichidul putrezitor? Câți dintre acești microbi trebuie să fie peste tot! A apărut involuntar gândul că aici, în decocturi și infuzii putrezite, a avut loc generarea spontană de microbi vii din materie neînsuflețită. Această opinie la mijlocul secolului al XVIII-lea a primit o puternică confirmare în experimentele preotului scoțian Needham. Needham a luat bulion de carne sau decocturi de substanțe vegetale, le-a pus în vase bine închise și le-a fiert pentru scurt timp. În același timp, potrivit lui Needham, toți embrionii ar fi trebuit să moară, în timp ce alții noi nu puteau intra din exterior, deoarece vasele erau bine închise. Cu toate acestea, după un timp, microbii au apărut în lichide. Din aceasta, numitul om de știință a concluzionat că a fost prezent la fenomenul de generare spontană.

În același timp, un alt om de știință, italianul Spallanzani, s-a opus acestei opinii. Repetând experimentele lui Needham, s-a convins că o încălzire mai îndelungată a vaselor care conţin lichide organice le deshidratează complet. În 1765, Lazzaro Spallanzani a efectuat următorul experiment: după ce a fiert carne și bulion de legume timp de câteva ore, le-a sigilat imediat, după care le-a scos de pe foc. După ce a examinat lichidele câteva zile mai târziu, Spallanzani nu a găsit niciun semn de viață în ele. Din aceasta, el a concluzionat că temperatura ridicată a distrus toate formele de ființe vii și că fără ele nu ar fi putut apărea nimic viu.

O dispută acerbă a izbucnit între reprezentanții a două vederi opuse. Spallanzani a susținut că lichidele din experimentele lui Needham nu au fost suficient de încălzite și embrionii de ființe vii au rămas acolo. La aceasta, Needham a obiectat că nu a încălzit prea puțin lichidele, ci, dimpotrivă, Spallanzani le-a încălzit prea mult și, printr-o metodă atât de grosolană, a distrus „forța generatoare” a infuziilor organice, care este foarte capricioasă și volubilă.

În consecință, fiecare dintre disputanți a rămas pe pozițiile lor inițiale, iar chestiunea generării spontane de microbi în lichide în descompunere nu a fost rezolvată în niciun caz timp de un secol întreg. În acest timp, s-au făcut multe încercări empirice de a dovedi sau infirma generarea spontană, dar niciuna dintre ele nu a dus la rezultate certe.

Întrebarea a devenit din ce în ce mai confuză și abia la mijlocul secolului al XIX-lea a fost în cele din urmă rezolvată grație strălucitoarelor cercetări ale genialului om de știință francez.

Louis Pasteur a abordat problema originii vieții în 1860. Până atunci, făcuse deja multe în domeniul microbiologiei și era capabil să rezolve problemele care amenințau sericultura și vinificația. El a demonstrat, de asemenea, că bacteriile sunt omniprezente și că materialele nevii pot fi ușor contaminate de viețuitoare dacă nu sunt sterilizate corespunzător. Într-o serie de experimente, el a arătat că peste tot, și mai ales în apropierea locuințelor umane, cei mai mici germeni se năpustesc în aer. Sunt atât de ușoare încât plutesc liber în aer, doar foarte încet și treptat scufundându-se la pământ.

Ca urmare a unei serii de experimente bazate pe metodele lui Spallanzani, Pasteur a dovedit validitatea teoriei biogenezei și a infirmat în cele din urmă teoria generației spontane.

Pasteur a explicat apariția misterioasă a microorganismelor în experimentele cercetătorilor anteriori fie prin decondiționarea incompletă a mediului, fie prin protecția insuficientă a lichidelor de pătrunderea germenilor. Dacă conținutul balonului este fiert bine și apoi protejat de germeni care ar putea intra în balon cu aer care curge în balon, atunci într-o sută de cazuri din o sută lichidul nu va putrezi și nu are loc formarea microbilor.

Este important de menționat că Pasteur a folosit o mare varietate de metode pentru a depresuriza aerul care curge în balon: fie a calcinat aerul în tuburi de sticlă și metal, fie a protejat gâtul balonului cu un dop de bumbac, care a reținut toate cele mai mici. particulele suspendate în aer sau, în final, au trecut aerul printr-un tub subțire de sticlă îndoit în forma literei S; în acest caz, toți nucleii au fost reținuți mecanic pe suprafețele umede ale coturilor tubului.

Oriunde protecția a fost suficient de fiabilă, apariția microbilor în lichid nu a fost observată. Dar poate că încălzirea prelungită a modificat chimic mediul și l-a făcut inadecvat pentru viață? Pasteur a respins cu ușurință și această obiecție. A aruncat un dop de bumbac în lichidul epuizat de căldură, prin care trecea aer și care, în consecință, conținea germeni - lichidul putrezește rapid. Prin urmare, infuziile fierte sunt un sol destul de potrivit pentru dezvoltarea microbilor. Această dezvoltare nu are loc doar pentru că nu există germeni. Imediat ce embrionul intră în lichid, germinează imediat și dă o recoltă luxuriantă.

Experimentele lui Pasteur au arătat cu certitudine că generarea spontană de microbi în infuzii organice nu are loc. Toate organismele vii se dezvoltă din embrioni, adică. provin din alte ființe vii. În același timp, confirmarea teoriei biogenezei a dat naștere unei alte probleme. Deoarece un alt organism viu este necesar pentru apariția unui organism viu, atunci de unde a venit primul organism viu? Numai teoria stării de echilibru nu necesită un răspuns la această întrebare, iar în toate celelalte teorii se presupune că la un moment dat din istoria vieții a existat o tranziție de la neînsuflețit la viu.

1.3Teoria stării de echilibru.

Conform acestei teorii, Pământul nu a luat ființă niciodată, ci a existat pentru totdeauna; a fost întotdeauna capabil să susțină viața și, dacă s-a schimbat, s-a schimbat foarte puțin. Conform acestei versiuni, speciile nu au apărut niciodată, ele au existat întotdeauna și fiecare specie are doar două posibilități - fie o schimbare a numărului, fie dispariție.

În același timp, ipoteza unei stări staționare contrazice fundamental datele astronomiei moderne, care indică timpul finit de existență a oricăror stele și, în consecință, a sistemelor planetare din jurul stelelor. Potrivit estimărilor moderne bazate pe ratele de dezintegrare radioactivă, vârsta Pământului, a Soarelui și a Sistemului Solar este de ~4,6 miliarde de ani. Prin urmare, această ipoteză nu este de obicei luată în considerare de știința academică.

Susținătorii acestei teorii nu recunosc că prezența sau absența anumitor resturi fosile poate indica momentul apariției sau dispariției unei anumite specii și citează ca exemplu un reprezentant al peștelui cu aripioare lobe - celacant (coelacant). Conform datelor paleontologice, crossopterenii au dispărut la sfârșitul Cretacicului. În același timp, această concluzie a trebuit revizuită atunci când reprezentanți vii ai crossopterigienilor au fost găsiți în regiunea Madagascar. Susținătorii teoriei stării de echilibru susțin că doar studiind speciile vii și comparându-le cu rămășițele fosile se poate concluziona extincția și, în acest caz, este foarte probabil că se va dovedi a fi greșit. Folosind dovezi paleontologice pentru a susține teoria stării de echilibru, susținătorii săi interpretează apariția fosilelor într-un sens ecologic. Astfel, de exemplu, apariția bruscă a unei specii fosile într-un anumit strat se explică prin creșterea populației acesteia sau deplasarea acesteia în locuri favorabile conservării rămășițelor.

1.4Ipoteza pansermiei

Ipoteza despre apariția vieții pe Pământ ca urmare a transferului anumitor germeni de viață de pe alte planete se numește teoria pansermiei (din grecescul παν - toți, toți și σπερμα - sămânță). Această ipoteză este adiacentă ipotezei stării de echilibru. Adepții săi susțin ideea existenței eterne a vieții și propun ideea originii sale bruște. Unul dintre primii care a exprimat ideea unei origini cosmice (brute) a vieții a fost omul de știință german G. Richter în 1865. Potrivit lui Richter, viața de pe Pământ nu provine din substanțe anorganice, ci a fost introdusă de pe alte planete. În acest sens, au apărut întrebări cu privire la cât de posibil un astfel de transfer de pe o planetă pe alta și cum ar putea fi realizat. Răspunsurile au fost căutate în primul rând în fizică și nu este de mirare că primii apărători ai acestor opinii au fost reprezentanții acestei științe, savanții de seamă G. Helmholtz, S. Arrhenius, J. Thomson, P.P. Lazarev și alții.

Conform ideilor lui Thomson și Helmholtz, spori de bacterii și alte organisme ar fi putut fi aduși pe Pământ cu meteoriți. Studiile de laborator confirmă rezistența ridicată a organismelor vii la efectele adverse, în special la temperaturi scăzute. De exemplu, sporii și semințele plantelor nu au murit nici după expunerea prelungită la oxigen lichid sau azot.

Adepții moderni ai conceptului de pansermie (inclusiv biofizicianul englez F. Crick, câștigător al Premiului Nobel) cred că viața pe Pământ a fost adusă accidental sau intenționat de extratereștrii spațiului. Punctul de vedere al astronomilor C. Wickramasingh (Sri Lanka) și F. Hoyle (Marea Britanie) se alătură ipotezei pansermiei. Ei cred că în spațiul cosmic, în principal în norii de gaz și praf, microorganismele sunt prezente în număr mare, unde, conform oamenilor de știință, se formează. Mai departe, aceste microorganisme sunt capturate de comete, care apoi, trecând pe lângă planete, „seamănă germenii vieții”.

SECȚIUNEA 2. TEORIA PROTEINE-COACERVATE OPARINA

2.1Esența teoriei

Prima teorie științifică referitoare la originea organismelor vii pe Pământ a fost creată de biochimistul sovietic A.I. Oparin (1894-1980). În 1924, a publicat lucrări în care a conturat idei despre cum ar fi putut apărea viața pe Pământ. Potrivit acestei teorii, viața a apărut în condițiile specifice ale Pământului antic și este considerată de Oparin ca un rezultat natural al evoluției chimice a compușilor de carbon din Univers.

Potrivit lui Oparin, procesul care a dus la apariția vieții pe Pământ poate fi împărțit în trei etape:

Apariția materiei organice.

Formarea biopolimerilor (proteine, acizi nucleici, polizaharide, lipide etc.) din substanțe organice mai simple.

Apariția organismelor primitive care se reproduc pe sine.

Teoria evoluției biochimice are cel mai mare număr de susținători dintre oamenii de știință moderni. Pământul a apărut acum aproximativ cinci miliarde de ani; Inițial, temperatura sa de suprafață a fost foarte ridicată (până la câteva mii de grade). Pe măsură ce s-a răcit, s-a format o suprafață solidă (scoața terestră - litosfera).

Atmosfera, care consta inițial din gaze ușoare (hidrogen, heliu), nu a putut fi reținută eficient de Pământul insuficient de dens, iar aceste gaze au fost înlocuite cu gaze mai grele: vapori de apă, dioxid de carbon, amoniac și metan. Pe măsură ce temperatura Pământului a scăzut sub 100 de grade Celsius, vaporii de apă au început să se condenseze pentru a forma oceanele lumii. În acest moment, în conformitate cu ideile lui A.I. Oparină, a avut loc o sinteză abiogenă, adică în oceanele terestre primare saturate cu diverși compuși chimici simpli, „în bulionul primar” sub influența căldurii vulcanice, a descărcărilor de fulgere, a radiațiilor ultraviolete intense și a altor factori de mediu, sinteza de compuși organici mai complecși și apoi au început biopolimerii. Formarea substanțelor organice a fost facilitată de absența organismelor vii - consumatori de materie organică - și a principalului agent oxidant - oxigenul. Molecule complexe de aminoacizi s-au combinat aleatoriu în peptide, care, la rândul lor, au creat proteinele originale. Din aceste proteine ​​s-au sintetizat vietățile primare de dimensiuni microscopice.

Cea mai dificilă problemă în teoria modernă a evoluției este transformarea substanțelor organice complexe în organisme vii simple. Oparin credea că rolul decisiv în transformarea neînsuflețitului în vii aparține proteinelor. Aparent, moleculele de proteine, atrăgând molecule de apă, au format complexe hidrofile coloidale. Fuziunea ulterioară a unor astfel de complexe între ele a dus la separarea coloizilor din mediul apos (coacervare). La granița dintre coacervat (din latinescul Coacervus - cheag, grămadă) și mediu, moleculele de lipide s-au aliniat - o membrană celulară primitivă. Se presupune că coloizii ar putea face schimb de molecule cu mediul (un prototip de nutriție heterotrofă) și să acumuleze anumite substanțe. Un alt tip de moleculă a oferit capacitatea de a se reproduce. Sistemul de vederi al lui A.I. Oparina a fost numită „ipoteza coacervatului”.

Ipoteza lui Oparin a fost doar primul pas în dezvoltarea ideilor biochimice despre originea vieții. Următorul pas au fost experimentele lui L.S. Miller, care în 1953 a arătat cum se pot forma aminoacizi și alte molecule organice din componentele anorganice ale atmosferei primare a pământului sub influența descărcărilor electrice și a radiațiilor ultraviolete.

Academician al Academiei Ruse de Științe V.N. Parmon și o serie de alți oameni de știință sugerează diverse modele pentru a explica modul în care procesele autocatalitice pot avea loc într-un mediu saturat cu molecule organice, replicând unele dintre aceste molecule. Unele molecule se reproduc cu mai mult succes decât altele. Aceasta începe procesul de evoluție chimică, care precede evoluția biologică.

Astăzi, în rândul biologilor predomină ipoteza lumii ARN, care afirmă că între evoluția chimică, în care moleculele individuale s-au înmulțit și au concurat, și o viață cu drepturi depline bazată pe modelul ADN-ARN-proteină, a existat o etapă intermediară în care moleculele individuale s-au înmulțit. şi au concurat între ele.moleculele de ARN. Există deja studii care arată că unele molecule de ARN au proprietăți autocatalitice și se pot reproduce fără implicarea unor molecule de proteine ​​complexe.

Știința modernă este încă departe de o explicație exhaustivă a modului în care materia anorganică a atins un nivel înalt de organizare, caracteristic proceselor vieții. Cu toate acestea, este clar că acesta a fost un proces în mai multe etape, în timpul căruia nivelul de organizare a materiei a crescut pas cu pas. Restabilirea mecanismelor specifice acestei complicații treptate este sarcina cercetărilor științifice viitoare. Această cercetare urmărește două domenii principale:

De sus în jos: analiza obiectelor biologice și studiul posibilelor mecanisme de formare a elementelor lor individuale;

De jos în sus: complicația „chimiei” - studiul compușilor chimici din ce în ce mai complexi.

Până acum, nu a fost posibil să se realizeze o combinație cu drepturi depline a acestor două abordări. Cu toate acestea, bioinginerii au reușit deja să „conform planurilor”, adică conform codului genetic cunoscut și structurii învelișului proteic, să asambleze cel mai simplu organism viu - virusul - din cele mai simple molecule biologice. Astfel, este dovedit că influența supranaturală nu este necesară pentru a crea un organism viu din materie neînsuflețită. Deci, este necesar doar să răspundem la întrebarea cum ar putea avea loc acest proces fără participarea omului, în mediul natural.

Există o obiecție „statistică” larg răspândită față de mecanismul abiogen al originii vieții. De exemplu, în 1996, biochimistul german Schram a calculat că probabilitatea unei combinații aleatorii de 6000 de nucleotide în virusul ARN mozaic de tutun: 1 șansă la 102 000. Aceasta este o probabilitate extrem de scăzută, ceea ce indică imposibilitatea completă a formării aleatorii a unui astfel de ARN. De fapt, însă, această obiecție este construită incorect. Se pornește de la presupunerea că molecula de ARN viral trebuie să fie formată „de la zero” din aminoacizi disparați. În cazul complicației treptate a sistemelor chimice și biochimice, probabilitatea este calculată într-un mod complet diferit. În plus, nu este nevoie să obțineți doar un astfel de virus și nu altul. Luând în considerare aceste obiecții, rezultă că estimările probabilității de sinteză a apariției ARN-ului viral sunt subestimate până la o inadecvare completă și nu pot fi considerate ca o obiecție convingătoare la teoria abiogenă a originii vieții.

2.2 Alexander Ivanovici Oparin și teoria sa despre originea vieții

De la începutul anului 1935 și-a început activitatea Institutul de Biochimie al Academiei de Științe a URSS, fondat de Oparin împreună cu A.N. Bach. Chiar de la înființarea Institutului, Oparin a condus Laboratorul de Enzimologie, care în viitor a fost transformat într-un laborator de biochimie evolutivă și structuri subcelulare. Până în 1946 a fost director adjunct, după moartea lui A.N. Bach este directorul acestui institut.

La 3 mai 1924, la o ședință a Societății Botanice Ruse, a susținut un raport „Despre originea vieții”, în care a propus o teorie a originii vieții dintr-un bulion de substanțe organice. La mijlocul secolului al XX-lea, substanțele organice complexe au fost obținute experimental prin trecerea sarcinilor electrice printr-un amestec de gaze și vapori, care coincide ipotetic cu compoziția atmosferei antice a Pământului. Ca procelule, Oparin a considerat coacervate - structuri organice înconjurate de membrane grase.

După moartea din 1951 S.I. Vavilova A.I. Oparin a devenit al doilea președinte al consiliului de administrație al Societății de Educație All-Union „Knowledge”. A rămas în acest post până în 1956, când M.B. Mitin.

În 1970 a fost organizată Societatea Internațională pentru Studiul Originii Vieții, al cărei prim președinte și apoi președinte de onoare a fost Oparin. Comitetul Executiv al ISSOL în 1977 a stabilit Medalia de Aur numită după A.I. Oparin (Medalia Ing. Oparin), acordată pentru cele mai importante cercetări experimentale în acest domeniu.

2.3 Originile evoluției chimice „Supa primară”

În ciuda unor lacune în cunoștințele noastre despre prima etapă a originii vieții, suntem capabili să tragem concluzii destul de clare. La urma urmei, știm că sinteza compușilor care conțin până la 24 de atomi de carbon și azot este posibilă în sistemul solar. Poate că sinteza compușilor mai complecși, inclusiv a polimerilor, este posibilă, deși nu există date despre existența polimerilor cu o secvență ordonată. Acesta este tot ce putem spune despre compoziția mediului cunoscut sub numele de „bulion primordial”.

Odată cu acumularea de noi informații, devine din ce în ce mai evident că produsele sintezei primare din molecule de hibrizi simpli se vor forma în mod necesar în condiții adecvate. Aceste condiții pot fi extrem de diverse și, prin urmare, sintezele luate în considerare nu sunt asociate cu vreun timp și loc strict definite.

Faptele, experimentele și observațiile vorbesc despre posibilitatea sintetizării unor compuși chimici destul de complexi în vecinătatea oricărei stele, cu condiția să existe o cantitate suficientă de „materii prime” - praf și gaze. Astfel, prima etapă nu este atât apariția vieții, cât pregătirea pentru ea. Totul începe cu materiale formate prin procese astrofizice normale; transformările ulterioare sunt efectuate în deplină conformitate cu legile chimiei, fără a implica noi principii. În același timp, deja în această etapă, există o anumită selecție preliminară a acelor tipuri de compuși care vor fi ulterior utilizați pentru a construi ființe vii. În consecință, deoarece procesele care au loc în această primă etapă afectează întregul curs ulterior al biosintezei, ele însele depind de condițiile specifice existente pe planete. De aceea, Pământul - singura planetă din sistemul solar care are oceane la suprafața sa - s-a dovedit a fi în același timp și singura planetă cu viață dezvoltată.

2.4 Etapele originii vieții

Etapa 1. Această etapă corespunde complexității tot mai mari a moleculelor și sistemelor moleculare care au fost destinate să fie în cele din urmă incluse în sistemele vii. În prima etapă a avut loc formarea moleculelor pre-organism din hibrizi de carbon, azot și oxigen (adică din metan, amoniac și apă). Aceste gaze se găsesc sub formă moleculară în spațiul cosmic (în părțile mai reci ale universului) chiar și acum. Pare evident că prima etapă ar putea avea loc în multe locuri – dintre care știm cu siguranță doar Pământul și meteoriții de origine asteroidului. Un astfel de loc ar putea fi, de asemenea, un nor de câmp primar. De asemenea, s-a dovedit a fi posibilă simularea acestor procese în laborator, ceea ce a fost realizat de Miller și adepții săi. În aceste experimente s-au obținut cele mai importante molecule biologice: unele baze organice (de exemplu, adeina), care fac parte din proteine; unele zaharuri, în special raboza și fosfații acestora și, în cele din urmă, unii compuși mai complecși care conțin azot, cum ar fi porfirinele, care sunt constituenți importanți ai enzimelor oxidative și ai purtătorilor de energie.

Etapa 2. În cea de-a doua etapă, polimerii s-au format din componentele „supei primordiale” Oparan, care consta în principal din moleculele amintite, precum și din molecule mai complexe, prin combinarea monomerilor sau submoleculelor similare sau identice într-o formă liniară. Ordin. Într-o etapă crucială în evoluția unor astfel de polimeri, care par a fi analogi mai simpli ai acizilor nucleici și proteinelor actuale, trebuie să fi apărut mecanismul de reproducere și replicare strictă, pe care mulți biologi îl consideră o trăsătură importantă a vieții însăși. Până acum, putem doar reconstrui logic acele procese care ar putea duce la acest lucru în condițiile care aparent existau pe Pământ la acea vreme, adică. în prezența apei libere, precum și a moleculelor de gaz și a ionilor metalici în soluție. Este greu de imaginat că toate acestea ar putea avea loc pe corpuri cerești atât de anhidre precum Luna, și cu atât mai mult pe meteoriți de origine asteroizi, care conțin apă doar în stare legată - sub formă de hidrați sau gheață.

SECȚIUNEA 3. NEVOIA DE CERCETARE PRIVIND ORIGINEA VIEȚII

Principalul motiv practic pentru studierea originii vieții este că fără ea nu vom putea înțelege viața modernă și, prin urmare, nu o vom putea controla. Este necesar să studiem apariția vieții pentru a înțelege esența ei, posibilitățile și limitările ei, și apoi numai pentru a o dezvolta pe prima și a depăși pe a doua. Într-un sens mai larg, studiul originii vieții este o nouă încercare de a găsi sensul vieții. Din cele mai vechi timpuri, sensul vieții a fost văzut într-o varietate de lucruri, dar în timp, falsitatea diferitelor căi ale sensului vieții, eșecul lor final, a devenit din ce în ce mai clară. Până în Evul Mediu și chiar mai târziu, scopul vieții în sistemul general al ordinii mondiale era considerat cunoscut. Oameni diferiți din civilizații diferite au rezolvat această întrebare în moduri diferite, dar aceste soluții au fost atât de asemănătoare încât pot fi considerate variante ale aceluiași răspuns - cel mai simplu răspuns a fost că viața are sens în planurile unui Dumnezeu atotștiutor și omnipotent. Voia Domnului ar trebui să se împlinească, iar dacă uneori este greu de înțeles în ce constă, atunci sunt permise diverse interpretări. Dar dintre toate astfel de răspunsuri, doar unul poate fi corect. Și care este acest răspuns - este dat să cunoască nu tuturor, ci doar credincioșilor adevărați.

Revoluția științifică care a început în secolul al XVII-lea a subminat treptat fundamentele credinței. Dar chiar și în mintea celor care, într-un fel sau altul, cu descoperirile și intuițiile lor intelectuale au distrus fortăreața credinței (uneori complet inconștient), credința a continuat să existe. În mod paradoxal, cu cât atacul era mai puternic, cu atât mintea oamenilor s-a agățat de această credință. De aici și rezistența față de noi cercetători, care, firesc, au trebuit să pună capăt vederilor religioase asupra Universului. Deși rezistența față de noile idei a încetat să mai fie la fel de acerbă precum era în zilele lui Copernic și chiar a lui Darwin, ea încă există. Cu toate acestea, puținele lucruri care se știe despre posibila origine a vieții sunt suficiente pentru a zgudui fundamentele credinței mult mai profund decât a putut face orice altă descoperire din trecut. Structura Universului în ansamblu și procesele care au loc în el încep să devină clare pentru noi, chiar dacă doar în linii mari, iar după aceea nimic nu mai poate rămâne neschimbat.

Nevoia de mituri care să explice originea și soarta omului a apărut în zorii istoriei și o mulțime de astfel de mituri au fost cunoscute încă din cele mai vechi timpuri, dar încă nu a apărut nimic care să satisfacă în mod egal mintea și inima. Pe de o parte, credința a fost chemată să corecteze imperfecțiunea minții umane și a observațiilor sale, iar pe de altă parte, ceea ce era considerat o imagine științifică a Universului a început să pară lipsit de sens, sec și nesatisfăcător. Acum, în sfârșit, începem să vedem sensul dorit, iar aceasta nu se datorează creării unei „filozofii reconfortante”, ci practic datorită reducerii poverilor vieții și creșterii capacităților umane.

SECȚIUNEA 4. VIZIUNI MODERNE ASUPRA ORIGINEI VIEȚII PE PĂMÂNT

Teoria A.I. Oparina și alte ipoteze similare au un dezavantaj semnificativ: nu există un singur fapt care să confirme posibilitatea sintezei abiogene pe Pământ a cel puțin cel mai simplu organism viu din compuși fără viață. Mii de încercări de o astfel de sinteză au fost făcute în numeroase laboratoare din întreaga lume. De exemplu, omul de știință american S. Miller, pe baza ipotezelor despre compoziția atmosferei primare a Pământului, a trecut descărcări electrice printr-un amestec de metan, amoniac, hidrogen și vapori de apă într-un dispozitiv special. El a reușit să obțină molecule de aminoacizi – acele „blocuri” de bază care formează baza vieții – proteine. Aceste experimente au fost repetate de multe ori, unii dintre oamenii de știință reușind să obțină lanțuri destul de lungi de peptide (proteine ​​simple). Numai! Nimeni nu a avut norocul să sintetizeze chiar și cel mai simplu organism viu. În zilele noastre, principiul lui Redi este popular în rândul oamenilor de știință: „Vii - numai din cei vii”.

Dar să presupunem că astfel de încercări vor fi într-o zi încununate cu succes. Ce va dovedi o astfel de experiență? Doar că pentru sinteza vieții sunt necesare mintea umană, știință complexă avansată și tehnologie modernă. Nimic din toate acestea nu a existat pe Pământul original. Mai mult, sinteza compușilor organici complecși din cei simpli contrazice a doua lege a termodinamicii, care interzice trecerea sistemelor materiale de la o stare de probabilitate mai mare la o stare de probabilitate mai mică și dezvoltarea de la compuși organici simpli la cei complecși, atunci de la bacterii la oameni, a avut loc în această direcție. Aici nu observăm nimic altceva decât procesul creativ. A doua lege a termodinamicii este o lege imuabilă, singura lege care nu a fost niciodată pusă la îndoială, încălcată sau infirmată. Prin urmare, ordinea (informația genetică) nu poate apărea spontan din dezordinea proceselor aleatorii, ceea ce este confirmat de teoria probabilității.

Recent, cercetările matematice au dat o lovitură zdrobitoare ipotezei sintezei abiogene. Matematicienii au calculat că probabilitatea generării spontane a unui organism viu din blocuri fără viață este aproape zero. Deci, L. Blumenfeld a demonstrat că probabilitatea formării aleatorii a cel puțin unei molecule de ADN (acid dezoxiribonucleic - una dintre cele mai importante componente ale codului genetic) pe toată durata existenței Pământului este de 1/10800. gândiți-vă la cantitatea neglijabilă a acestui număr! Într-adevăr, în numitorul său există o cifră, unde după unu există o serie de 800 de zerouri, iar acest număr este de un număr incredibil de ori mai mare decât numărul total al tuturor atomilor din Univers. Astrofizicianul american modern C. Wickramasinghe a exprimat la figurat imposibilitatea sintezei abiogene: „Este mai rapid pentru un uragan care matură peste un cimitir de avioane vechi să asambleze un superliner nou-nouț din bucăți de deșeuri decât ca urmare a unui proces aleatoriu. decurg din componentele sale.”

Contraziceți teoria sintezei abiogene și datele geologice. Oricât am pătrunde în adâncurile istoriei geologice, nu găsim urme ale „epocii azoice”, adică perioadei în care viața nu a existat pe Pământ.

Acum, paleontologii din roci a căror vârstă ajunge la 3,8 miliarde de ani, adică aproape de momentul formării Pământului (cu 4-4,5 miliarde de ani în urmă, conform estimărilor recente), au găsit fosile de creaturi destul de complex organizate - bacterii, albastru. -alge verzi, ciuperci simple. V. Vernadsky era sigur că viața este veșnică din punct de vedere geologic, adică nu a existat nicio eră în istoria geologică când planeta noastră să fie lipsită de viață. „Problema abiogenezei (generarea spontană de organisme vii)”, a scris omul de știință în 1938, „rămâne infructuoasă și paralizează munca științifică cu adevărat întârziată”.

Acum forma de viață este extrem de strâns legată de hidrosferă. Acest lucru este evidențiat cel puțin de faptul că apa este partea principală a masei oricărui organism terestru (o persoană, de exemplu, este formată din peste 70% apă, iar organisme precum meduze - 97-98%). Evident, viața pe Pământ s-a format doar atunci când hidrosfera a apărut pe ea, iar acest lucru, conform informațiilor geologice, s-a întâmplat aproape de la începutul existenței planetei noastre. Multe dintre proprietățile organismelor vii se datorează tocmai proprietăților apei, în timp ce apa în sine este un compus fenomenal. Deci, potrivit lui P. Privalov, apa este un sistem cooperant în care orice acțiune este distribuită în mod „releu”, adică există o „acțiune departe”.

Unii oameni de știință cred că întreaga hidrosferă a Pământului, în esență, este o „moleculă” gigantică de apă. S-a stabilit că apa poate fi activată de câmpuri electromagnetice naturale de origine terestră și cosmică (în special, artificiale). Extrem de interesantă a fost recenta descoperire de către oamenii de știință francezi a „memoriei apei”. Poate că faptul că biosfera Pământului este un singur superorganism se datorează acestor proprietăți ale apei? La urma urmei, organismele sunt părți constitutive, „picături” ale acestei supermolecule de apă terestră.

Deși încă nu cunoaștem decât viața proteică-nucleic-acvatică terestră, asta nu înseamnă că celelalte forme ale sale nu pot exista în Cosmosul nemărginit. Unii oameni de știință, în special cei americani, G. Feinberg și R. Shapiro, modelează astfel de variante ipotetic posibile ale acestuia:

Plasmoizi - viața în atmosfere stelare datorită forțelor magnetice asociate cu grupuri de descărcări electrice mobile;

Radiobi - viață în norii interstelari bazată pe agregate de atomi care se află în diferite stări de excitație;

Lavoburile sunt vieți pe bază de siliciu care pot exista în lacurile de lavă topită de pe planete foarte fierbinți;

Hidrogen – viață care poate exista la temperaturi scăzute pe planete acoperite cu „rezervoare” de metan lichid și atrage energie din conversia ortohidrogenului în parahidrogen;

Termofagele sunt o specie de viață cosmică care atrage energie din gradientul de temperatură din atmosfera sau oceanele planetelor.

Desigur, astfel de forme de viață exotice există până acum doar în imaginația oamenilor de știință și a scriitorilor de science fiction. Cu toate acestea, nu este exclusă posibilitatea existenței reale a unora dintre ele, în special a plasmoidelor. Există câteva motive să credem că pe Pământ, în paralel cu forma „noastre” de viață, există un alt fel, asemănător plasmoidelor menționate. Acestea includ unele tipuri de OZN-uri (obiecte zburătoare neidentificate), formațiuni asemănătoare fulgerului cu minge, precum și invizibile pentru ochi, dar fixate prin film fotografic color, „cheaguri” de energie care zboară în atmosferă, care în unele cazuri au arătat un comportament rezonabil.

Astfel, acum există motive să se afirme că viața pe Pământ a apărut încă de la începutul existenței sale și a apărut, potrivit lui C. Wickramasinghe, „dintr-un sistem de viață galactic general care pătrunde atot-penetrează”.

CONCLUZIE

Avem dreptul logic de a recunoaște diferența fundamentală dintre viu și neviu? Există fapte în natura care ne înconjoară care să ne convingă că viața există pentru totdeauna și că are atât de puține în comun cu natura neînsuflețită, încât în ​​nicio circumstanță nu s-ar putea forma, iese din ea? Putem recunoaște organismele ca formațiuni complet diferite de restul lumii?

Biologia secolului al XX-lea a aprofundat înțelegerea trăsăturilor esențiale ale vieții, dezvăluind fundamentele moleculare ale vieții. În centrul imaginii biologice moderne a lumii se află ideea că lumea vie este un sistem grandios de sisteme înalt organizate.

Fără îndoială, noi cunoștințe vor fi incluse în modelele originii vieții, iar acestea vor fi din ce în ce mai fundamentate. Dar cu cât noul diferă mai calitativ de vechi, cu atât este mai dificil să-i explici originea.

Este necesar să studiem apariția vieții pentru a înțelege esența ei, posibilitățile și limitările ei, și apoi numai pentru a o dezvolta pe prima și a depăși pe a doua.

Viața este unul dintre cele mai complexe fenomene naturale. Din cele mai vechi timpuri, a fost percepută ca fiind misterioasă și de necunoscut - de aceea a existat întotdeauna o luptă ascuțită între materialiști și idealiști cu privire la problemele originii sale. Unii adepți ai vederilor idealiste consideră că viața este un început spiritual, nematerial, care a apărut ca rezultat al creației divine. Materialiștii, dimpotrivă, cred că viața de pe Pământ a apărut din materie neînsuflețită prin generare spontană (abiogeneză) sau a fost adusă din alte lumi, adică. este un produs al altor organisme vii (biogeneza).

Conform conceptelor științifice moderne, viața este procesul de existență a unor sisteme complexe formate din molecule organice mari și substanțe anorganice și capabile să se autoreproducă, să se autodezvolte și să își mențină existența ca urmare a schimbului de energie și materie cu mediu inconjurator. Astfel, știința biologică se află pe poziții materialiste.

În același timp, problema originii vieții nu a fost încă rezolvată definitiv.

LITERATURĂ

1. Oparin A. I. Apariția vieții pe Pământ. - Tbilisi: Mincebra, 1985. - 270 de ani.

2. Bernal D. Apariția vieții Anexa nr. 1: Oparin AI Originea vieții. - Moscova: Mir, 1969. - 365s.

3.Vernadsky v. I. Materia vie. - Moscova: Nauka, 1978. - 407s.

4. Naidysh V. M. Concepte ale științelor naturale moderne - Moscova: Nauka, 1999. - 215s.

5. biologie generală. Ed. N. D. Lisova. - Minsk, 1999 - anii 190.

6. Ponnamperuma S. Originea vieţii. - Moscova: Mir, 1977. - 234s.

7. Vologodin A. G. Originea vieții pe Pământ. - Moscova: Knowledge, 1970. - 345s.

8. Ignatov AI Problema originii vieții. - Moscova: Rusia Sovietică, 1962. - 538s.

9. Bernal J. Apariția vieții. - Moscova: Mir, 1969. - 650 de ani.

Există o ipoteză despre posibila introducere a bacteriilor, microbilor și a altor organisme minuscule prin introducerea corpurilor cerești. Organismele s-au dezvoltat și, ca urmare a transformărilor pe termen lung, viața a apărut treptat pe Pământ. Ipoteza are în vedere organisme care pot funcționa chiar și într-un mediu anoxic și la temperaturi anormal de ridicate sau scăzute.

Acest lucru se datorează prezenței bacteriilor migratoare pe asteroizi și meteoriți, care sunt fragmente de la ciocnirile de planete sau alte corpuri. Datorită prezenței unei învelișuri exterioare rezistente la uzură, precum și datorită capacității de a încetini toate procesele de viață (uneori transformându-se într-un spor), acest tip de viață este capabil să se miște foarte mult timp și foarte mult timp. distante.

Când ajung în condiții mai primitoare, „călătorii intergalactici” activează principalele funcții de susținere a vieții. Și fără să-și dea seama, ele formează, în timp, viața pe Pământ.

Faptul existenței substanțelor sintetice și organice astăzi este de netăgăduit. Mai mult, încă din secolul al XIX-lea, omul de știință german Friedrich Wöhler a sintetizat materia organică (uree) din materie anorganică (cianat de amoniu). Apoi au fost sintetizate hidrocarburile. Astfel, viața de pe planeta Pământ este foarte probabil ca urmare a sintezei din material anorganic. Prin abiogeneză sunt prezentate teorii despre originea vieții.

Deoarece rolul principal în structura oricărui organism organic este jucat de aminoacizi. Ar fi logic să presupunem că au fost implicați în așezarea Pământului cu viața. Pe baza datelor obținute din experimentul lui Stanley Miller și Harold Urey (formarea aminoacizilor prin trecerea unei sarcini electrice prin gaze), putem vorbi despre posibilitatea formării aminoacizilor. La urma urmei, aminoacizii sunt blocurile de construcție cu care sunt construite sistemele complexe ale corpului și, respectiv, orice viață.

Ipoteza cosmogonica

Probabil cea mai populară interpretare dintre toate, pe care o știe fiecare elev. Teoria Big Bang a fost și rămâne un subiect fierbinte de discuție. Big Bang-ul a venit dintr-un punct singular de acumulare de energie, în urma căruia Universul s-a extins semnificativ. S-au format corpuri cosmice. În ciuda întregii consistențe, Teoria Big Bang nu explică formarea universului în sine. De fapt, nicio ipoteză existentă nu o poate explica.

Simbioza organelelor organismelor nucleare

Această versiune a originii vieții pe Pământ se mai numește și endosimbioză. Prevederile clare ale sistemului au fost elaborate de botanistul și zoologul rus K. S. Merezhkovsky. Esența acestui concept constă în coabitarea reciproc avantajoasă a organelului cu celula. Ceea ce, la rândul său, sugerează endosimbioza, ca simbioză benefică ambelor părți cu formarea celulelor eucariote (celule în care este prezent un nucleu). Apoi, cu ajutorul transferului de informații genetice între bacterii, s-a realizat dezvoltarea și creșterea populației acestora. Conform acestei versiuni, toată dezvoltarea ulterioară a vieții și a formelor de viață se datorează strămoșului anterior al speciilor moderne.

Generatie spontana

Acest tip de afirmație în secolul al XIX-lea nu putea fi luată fără o parte de scepticism. Apariția bruscă a speciilor, și anume formarea vieții din lucruri nevii, părea o fantezie pentru oamenii de atunci. În același timp, eterogeneza (metoda de reproducere, în urma căreia se nasc indivizi foarte diferiți de părinți) a fost recunoscută ca o explicație rezonabilă a vieții. Un exemplu simplu ar fi formarea unui sistem complex viabil din substanțe în descompunere.

De exemplu, în același Egipt, hieroglifele egiptene raportează apariția unei vieți diverse din apă, nisip, resturi de plante în descompunere și putrezire. Această știre nu i-ar fi surprins pe filosofii greci antici. Acolo, credința despre originea vieții din neînsuflețit era percepută ca un fapt care nu necesita fundamentare. Marele filozof grec Aristotel a vorbit despre adevărul vizibil în acest fel: „afidele sunt formate din alimente putrede, crocodilul este rezultatul proceselor în putrezirea buștenilor sub apă”. În mod misterios, dar în ciuda a tot felul de persecuții din partea bisericii, convingerea sub sânul misterului a trăit un secol.

Dezbaterile despre viața pe Pământ nu pot continua la nesfârșit. De aceea, la sfârșitul secolului al XIX-lea, microbiologul și chimistul francez Louis Pasteur și-a efectuat analizele. Cercetările sale au fost strict științifice. Experimentul a fost realizat în 1860-1862. Datorită eliminării disputelor dintr-o stare de somn, Pasteur a putut rezolva problema generației spontane a vieții. (Pentru care a fost distins cu premiul de la Academia Franceză de Științe)

Crearea existenței din lut obișnuit

Sună a nebunie, dar în realitate acest subiect are dreptul la viață. La urma urmei, nu degeaba omul de știință scoțian, A.J. Cairns-Smith, a prezentat o teorie a proteinelor despre viață. Stând puternic la baza unor studii similare, el a vorbit despre interacțiunea la nivel molecular dintre constituenții organici și argila simplă... Fiind sub influența acesteia, componentele au format sisteme stabile în care s-au produs modificări în structura ambelor componente, iar apoi formarea unei vieți durabile. Într-un mod atât de unic și original, Kearns-Smith și-a explicat poziția. Cristalele de argilă, cu incluziuni biologice în el, au dat naștere vieții împreună, după care „cooperarea” lor s-a încheiat.

Teoria catastrofelor permanente

Conform conceptului dezvoltat de Georges Cuvier, lumea pe care o poți vedea chiar acum nu este deloc primară. Și ce este el, deci este doar o altă verigă dintr-un lanț rupt constant. Aceasta înseamnă că trăim într-o lume care va suferi în cele din urmă o extincție în masă a vieții. În același timp, nu totul de pe Pământ a fost supus distrugerii globale (de exemplu, a avut loc o inundație). Unele specii, în cursul adaptabilității lor, au supraviețuit, populând astfel Pământul. Structura speciilor și a vieții, potrivit lui Georges Cuvier, a rămas neschimbată.

Materia ca realitate obiectivă

Tema principală a predării o constituie diverse sfere și domenii care aduc mai aproape de înțelegerea evoluției din punctul de vedere al științelor exacte. (materialismul este o viziune asupra lumii în filozofie care dezvăluie toate circumstanțele cauzale, fenomenele și factorii realității. Legile sunt aplicabile omului, societății, Pământului). Teoria a fost înaintată de cunoscuți adepți ai materialismului, care cred că viața de pe Pământ a luat naștere din transformări la nivelul chimiei. Mai mult, acestea au avut loc acum aproape 4 miliarde de ani. Explicația vieții este direct legată de ADN, (acid dezoxiribonucleic) ARN (acid ribonucleic), precum și de unele HMC (compuși cu greutate moleculară mare, în acest caz proteine.)

Conceptul a fost format prin cercetare științifică, dezvăluind esența biologiei moleculare și genetice, genetica. Sursele sunt autoritare, mai ales având în vedere tinerețea lor. La urma urmei, studiile asupra ipotezei despre lumea ARN-ului au început să fie efectuate la sfârșitul secolului al XX-lea. O contribuție uriașă la teorie a avut-o Carl Richard Woese.

Învățăturile lui Charles Darwin

Vorbind despre originea speciilor, este imposibil să nu menționăm o persoană cu adevărat genială precum Charles Darwin. Opera sa de viață, selecția naturală, a pus bazele mișcărilor atee de masă. Pe de altă parte, a dat un impuls fără precedent științei, un teren inepuizabil pentru cercetare și experimentare. Esența doctrinei a fost supraviețuirea speciilor de-a lungul istoriei, prin adaptarea organismelor la condițiile locale, formarea de noi trăsături care ajută într-un mediu competitiv.

Evoluția se referă la unele procese care vizează schimbarea vieții unui organism și a organismului însuși în timp. Sub trăsături ereditare, ele înseamnă transferul de informații comportamentale, genetice sau de alt tip (transmitere de la mamă la copil.)

Principalele forțe ale mișcării evoluției, după Darwin, este lupta pentru dreptul la existență, prin selecția și variabilitatea speciilor. Sub influența ideilor darwiniene, la începutul secolului al XX-lea, s-au desfășurat activ cercetări în materie de ecologie, precum și de genetică. Predarea zoologiei s-a schimbat radical.

Crearea lui Dumnezeu

Mulți oameni de pe tot globul mărturisesc încă credința în Dumnezeu. Creaționismul este o interpretare a formării vieții pe Pământ. Interpretarea constă într-un sistem de afirmații bazate pe Biblie și consideră viața ca o ființă creată de un zeu creator. Datele sunt preluate din „Vechiul Testament”, „Evanghelie” și din alte scrieri sacre.

Interpretările despre crearea vieții în diferite religii sunt oarecum similare. Potrivit Bibliei, pământul a fost creat în șapte zile. Cerul, corpul ceresc, apa și altele asemenea, au fost create în cinci zile. În a șasea zi, Dumnezeu l-a creat pe Adam din lut. Văzând un om plictisit și singuratic, Dumnezeu a decis să creeze o altă minune. Luând coasta lui Adam, el a creat-o pe Eva. A șaptea zi a fost recunoscută drept zi liberă.

Adam și Eva au trăit fără probleme, până când diavolul răuvoitor în formă de șarpe a decis să o ispitească pe Eva. La urma urmei, în mijlocul paradisului stătea pomul cunoașterii binelui și răului. Prima mamă l-a invitat pe Adam să împartă masa, încălcând astfel cuvântul dat lui Dumnezeu (el a interzis atingerea fructelor interzise).

Primii oameni sunt expulzați în lumea noastră, pornind astfel istoria întregii omeniri și a vieții de pe Pământ.

Cunoști originea vieții?
3. Care este principiul de bază al metodei științifice?

Problema originii vieții pe planeta noastră este una dintre cele centrale în știința naturală modernă. Din cele mai vechi timpuri, oamenii au încercat să găsească răspunsul la această întrebare.

Creaționismul (lat, sgeatio - creație).

În momente diferite, diferitele popoare au avut propriile lor idei despre originea vieții. Ele sunt reflectate în cărțile sacre ale diferitelor religii, care explică apariția vieții ca act al Creatorului (voința lui Dumnezeu). Ipoteza originii divine a viețuitoarelor nu poate fi acceptată decât pe baza credinței, deoarece nu poate fi verificată sau infirmată experimental. Prin urmare, nu poate fi luată în considerare științific puncte de vedere.

Ipoteza originii spontane a vieții.

Din cele mai vechi timpuri până la mijlocul secolului al XVII-lea. oamenii de știință nu s-au îndoit de posibilitatea generării spontane a vieții. Se credea că ființele vii pot apărea din materie neînsuflețită, de exemplu, pești - din nămol, viermi - din sol, șoareci - din cârpe, muște - din carne putrezită și, de asemenea, că unele forme pot da naștere altora, de exemplu, animalele se pot forma din fructe (vezi, p. 343).

Așadar, marele Aristotel, studiind anghilele, a constatat că printre ei nu există indivizi cu caviar sau lapte. Pe baza acestui fapt, el a sugerat că anghilele se nasc din „cârnati” din mâl, formați din frecarea unui pește adult cu fundul.

Prima lovitură adusă ideii de generare spontană a fost cauzată de experimentele omului de știință italian Francesc Redi, care în 1668 a dovedit imposibilitatea generării spontane de muște în carnea putrezită.

În ciuda acestui fapt, ideile de generare spontană a vieții au persistat până la mijlocul secolului al XIX-lea. Abia în 1862, omul de știință francez Louis Pasteur a infirmat în cele din urmă ipoteza generării spontane a vieții.

Lucrările Maestrului au făcut posibil să se afirme că principiul „Toate viețuitoarele - din viețuitoare” este adevărat pentru toate cele cunoscute. organisme pe planeta noastră, dar nu au rezolvat problema originii vieții.

Ipoteza panspermiei.

Dovada imposibilității generării spontane a vieții a dat naștere unei alte probleme. Dacă este nevoie de un alt organism viu pentru apariția unui organism viu, atunci de unde a venit primul organism viu? Acest lucru a dat un impuls apariției ipotezei panspermiei, care a avut și are mulți susținători, inclusiv printre oameni de știință de seamă.Ei cred că pentru prima dată viața nu și-a luat naștere pe Pământ, ci a fost cumva introdusă pe planeta noastră.

Cu toate acestea, ipoteza panspermiei încearcă doar să explice apariția vieții pe Pământ. Nu răspunde la întrebarea cum a început viața.

Negarea faptului de generare spontană a vieții în prezent nu contrazice ideile despre posibilitatea fundamentală a dezvoltării vieții în trecut din materia anorganică.

Ipoteza evoluției biochimice.

În anii 1920, omul de știință rus A. I. Oparin și englezul J. Haldane au prezentat o ipoteză despre originea vieții în procesul biochimic. evoluţie compușii de carbon, care au stat la baza ideilor moderne.

În 1924, AI Oparin a publicat principalele prevederi ale ipotezei sale despre originea vieții pe Pământ. El a pornit de la faptul că în condițiile moderne apariția ființelor vii din natura neînsuflețită este imposibilă. Abiogenă (adică, fără participarea organismelor vii), apariția materiei vii a fost posibilă numai în condițiile atmosferei antice și în absența organismelor vii.

Potrivit lui A. I. Oparin, în atmosfera primară a planetei, saturată cu diverse gaze, cu descărcări electrice puternice, precum și sub influența radiațiilor ultraviolete (nu exista oxigen în atmosferă și, prin urmare, nu exista un ecran de protecție cu ozon , atmosfera se reducea) și s-au putut forma compuși organici cu radiații mari care s-au acumulat în ocean, formând o „ciorbă primordială”.

Se știe că în soluții concentrate de substanțe organice (proteine, acizi nucleici, lipide) în anumite condiții, se pot forma cheaguri numite picături coacervate sau coacervate. Coacervații nu s-au descompus într-o atmosferă reducătoare. Din soluție, au primit substanțe chimice, au sintetizat noi compuși, în urma cărora au crescut și au devenit mai complexi.

Coacervatele semănau deja cu organismele vii, dar nu erau încă astfel, deoarece nu aveau o structură internă ordonată inerentă organismelor vii și nu erau capabile să se reproducă. Coacervatele de proteine ​​au fost considerate de A.I., Oparin ca probionți - precursorii unui organism viu. El a presupus că la o anumită etapă, probionții proteici includ acizi nucleici, creând complexe unice.
Interacțiunea proteinelor și acizilor nucleici a condus la apariția unor proprietăți vii precum auto-reproducția, păstrarea informațiilor ereditare și transmiterea acesteia la generațiile ulterioare.
Probionții, în care metabolismul a fost combinat cu capacitatea de a se auto-reproduce, pot fi deja considerați ca procelule primitive.

În 1929, omul de știință englez J. Haldane a înaintat și ipoteza originii abiogene a vieții, dar, conform părerilor sale, primarul nu era un sistem coarcervat capabil să facă schimb de substanțe cu mediul înconjurător, ci un sistem macromolecular capabil de auto- reproducere. Cu alte cuvinte, A. I. Oparin a dat prioritate proteinelor, iar J. Haldane - acizilor nucleici.

Ipoteza Oparin-Holdein a câștigat mulți susținători, deoarece a primit confirmarea experimentală a posibilității sintezei abiogene a biopolimerilor organici.

În 1953, omul de știință american Stanley Miller, în instalația pe care a creat-o (Fig. 141), a simulat condițiile care probabil existau în atmosfera primară a Pământului. În urma experimentelor s-au obținut aminoacizi. Experimente similare au fost repetate de multe ori în diferite laboratoare și au făcut posibilă demonstrarea posibilității fundamentale de a sintetiza practic toți monomerii principalilor biopolimeri în astfel de condiții. Ulterior, s-a constatat că, în anumite condiții, este posibil să se sintetizeze biopolimeri organici mai complecși din monomeri: polipeptide, polinucleotide, polizaharide și lipide.

Dar ipoteza Oparin-Haldane are și o latură slabă, care este subliniată de adversarii săi. În cadrul acestei ipoteze, nu se poate explica problema principală: cum s-a produs saltul calitativ de la neînsuflețit la viu. Într-adevăr, pentru auto-reproducția acizilor nucleici sunt necesare proteine ​​enzimatice, iar pentru sinteza proteinelor, acizi nucleici.

Creaționismul. Generatie spontana. Ipoteza panspermiei. Ipoteza evoluției biochimice. Coacervează. Probionți.

1. De ce nu poate fi nici confirmată, nici infirmată noțiunea originii divine a vieții?
2. Care sunt principalele prevederi ale ipotezei Oparin-Haldane?
3. Ce dovezi experimentale pot fi date în favoarea acestei ipoteze?
4. Care este diferența dintre ipoteza lui A. I. Oparin și ipoteza lui J. Haldane?
5. Ce argumente dau adversarii când critică ipoteza Oparin-Haldane?

Dați posibile argumente „pro” și „împotrivă” ipotezei panspermiei.

Ch. Darwin scria în 1871: „Dar acum... într-un rezervor cald care conține toate sărurile necesare de amoniu și fosfor și accesibil luminii, căldurii, electricității etc., o proteină capabilă să continue transformări din ce în ce mai complexe, atunci această substanță va fi imediat distrusă sau absorbită, ceea ce era imposibil în perioada de dinaintea apariției ființelor vii.

Confirmați sau infirmați această afirmație a lui Charles Darwin.

În înțelegerea esenței vieții și a originii ei în cultura civilizației umane, au existat de mult timp două idei - biogeneza și abiogeneza. Ideea de biogeneză (originea viețuitoarelor din viețuitoare) provine din vechile construcții religioase orientale, pentru care ideea absenței începutului și sfârșitului fenomenelor naturale era comună. Realitatea vieții eterne pentru aceste culturi este acceptabilă din punct de vedere logic, la fel ca eternitatea materiei, Cosmosul.
O idee alternativă - abiogeneza (originea vieții din non-viață) se întoarce la civilizații care au existat cu mult înaintea erei noastre în văile râurilor Tigru și Eufrat. Această zonă a fost supusă unor inundații constante și nu este de mirare că a devenit locul de naștere al catastrofismului, care a influențat civilizația europeană prin iudaism și creștinism. Catastrofele, parcă, întrerup legătura, lanțul de generații, sugerează crearea, reapariția ei. În acest sens, credința în generarea spontană periodică a unui organism sub influența unor cauze naturale sau supranaturale a fost larg răspândită în cultura europeană.

Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biologie clasa a 10-a
Trimis de cititorii de pe site

Conținutul lecției Schema lecției și cadrul de sprijin Prezentarea lecției Metode accelerate și tehnologii interactive Exerciții închise (doar pentru uzul profesorului) Evaluare Practică sarcini si exercitii, ateliere de autoexaminare, laborator, cazuri gradul de complexitate al sarcinilor: normal, inalt, teme olimpiade Ilustrații ilustrații: clipuri video, audio, fotografii, grafice, tabele, benzi desenate, rezumate multimedia cipuri pentru pătuțuri iscoditoare umor, pilde, glume, proverbe, cuvinte încrucișate, citate Suplimente testare independentă externă (VNT) manuale vacanțe tematice principale și suplimentare, sloganuri articole caracteristici naționale glosar alți termeni Doar pentru profesori