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.
Trăind din non-vie
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 sporilor din starea de somnolență, Pasteur a reușit să rezolve problema generării 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 filosofie 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.
Ideea vieții pe Pământ este ambiguă. Există mai multe ipoteze despre originea vieții pe Pământ.
creaţionismul – viața pământească a fost creată de Creator. Adepții aproape tuturor celor mai comune învățături religioase aderă la ideile despre creația divină a lumii. În prezent, este imposibil să se dovedească sau să infirme conceptul creaționist.
Ipoteza eternității vieții - viața, ca și universul însuși, a existat întotdeauna și va exista pentru totdeauna, fără început și fără sfârșit. În același timp, corpuri și formațiuni separate - galaxii, stele, planete, organisme - apar și mor, adică. existența este limitată în timp. Viața s-ar putea răspândi de la o galaxie la alta, iar această idee de „în derivă” vieții din spațiu pe Pământ se numește panspermie. Ideile de „eternitate și neînceput” ale vieții au fost aderate de mulți oameni de știință, printre care și S.P. Kostychev, V.I. Vernadsky.
Ipoteza generării spontane a vieții din materie neînsuflețită. Ideile despre generarea spontană a vieții au fost exprimate încă din antichitate. Mii de ani au crezut în această posibilitate generarea spontană constantă a vieţii, considerând-o modalitatea obișnuită de apariție a ființelor vii din materie neînsuflețită. Potrivit multor oameni de știință din Evul Mediu, peștii se puteau naște din nămol, viermi din sol, șoareci din cârpe, muște din carne putrezită.
În secolul al XVII-lea omul de știință italian F. Redi a arătat experimental imposibilitatea generării spontane constante a viețuitoarelor. În mai multe vase de sticlă a pus bucăți de carne. Le-a lăsat pe unele deschise, iar pe unele le-a acoperit cu muselină. Larvele de muște au apărut doar în vase deschise, nu erau în vase închise. Principiul lui Redi: „viul vine din cei vii”.În cele din urmă, versiunea generației spontane constante de organisme vii a fost infirmată la mijlocul secolului al XIX-lea. L. Pasteur. Experimentele au arătat în mod convingător că, în epoca modernă, organismele vii de orice mărime descind din alte organisme vii.
Ipoteza evoluției biochimice. Conform ideilor exprimate în anii 20. Secolului 20 A.I. Oparin, și apoi J. Haldane, viața, sau mai bine zis, lucrurile vii, au apărut din materia neînsuflețită de pe Pământ ca urmare a evolutie biochimica.
Condiții pentru apariția vieții în evoluția biochimică
În prezent, oamenii de știință au propus explicații mai mult sau mai puțin probabile despre modul în care diferitele forme de viață s-au dezvoltat treptat, pas cu pas, din materia neînsuflețită în condițiile primare ale Pământului. Următoarele condiții au contribuit la apariția vieții prin evoluție chimică:
- absența inițială a vieții;
- prezența în atmosferă a unor compuși cu proprietăți reducătoare (în absența aproape completă a oxigenului O 2);
— prezența apei și a nutrienților;
- prezența unei surse de energie (temperatura relativ ridicată, descărcări electrice puternice, nivel ridicat de radiație UV).
Mecanismul originii vieții
Vârsta Pământului este de aproximativ 4,6–4,7 miliarde de ani. Viața are propria sa istorie, care a început, conform datelor paleontologice, în urmă cu 3–3,5 miliarde de ani.
În 1924 academician rus A.I. Oparin a formulat o ipoteză despre mecanismul originii vieții. În 1953, oamenii de știință americani S. Millerși G. Urey a confirmat experimental ipoteza formării substanţelor organice (monomeri) din gazele prezente în atmosfera primară a Pământului.
În prezent, există deja o mulțime de dovezi incontestabile că atmosfera primara Pământul era anoxic și probabil era format în principal din vapori de apă H 2 O, hidrogen H 2 și dioxid de carbon CO 2 cu un mic amestec de alte gaze (NH 3 , CH 4 , CO, H 2 S). Viața care a apărut pe Pământ a schimbat treptat aceste condiții și a transformat chimia învelișurilor superioare ale planetei.
Originea vieții pe Pământ - detalii pentru mințile curios
Conform teoria biochimică a A.I. Oparina în absența oxigenului și a organismelor vii, abiogen au fost sintetizați cei mai simpli compuși organici - monomeri, precursori ai macromoleculelor biologice ale materiei vii și ai unui număr de alți compuși organici.
Posibile surse de energie pentru formarea substanțelor organice fără participarea organismelor vii, aparent, au fost descărcări electrice, radiații ultraviolete, particule radioactive, razele cosmice, undele de șoc de la meteoriți care au căzut în atmosfera pământului, căldura din activitatea vulcanică intensă. În absența oxigenului pentru a le distruge, precum și a organismelor vii care le-ar folosi ca hrană, materia organică formată abiogen s-a acumulat în oceane - " bulion primar».
Următorul pas a fost formarea de mai mari polimeri din monomeri organici mici, din nou fără participarea organismelor vii. Omul de știință american S. Fox, în urma încălzirii unui amestec de aminoacizi uscați, a obținut polipeptide de diferite lungimi. Au fost numiți proteinoizi, adică substanțe proteice. Aparent, pe Pământul primitiv, formarea unor astfel de proteinoide și polinucleotide cu o secvență aleatorie de aminoacizi sau nucleotide ar putea avea loc în timpul evaporării apei în rezervoarele care au rămas după fluxul scăzut.
Odată ce un polimer este format, acesta este capabil să influențeze formarea altor polimeri. Unii proteinoizi sunt capabili, ca și enzimele, să catalizeze anumite reacții chimice: această capacitate a fost probabil principala caracteristică care a determinat evoluția lor ulterioară. Experimentele arată că o polinucleotidă rezultată dintr-un amestec de nucleotide poate servi ca șablon pentru sinteza alteia.
Datorită amfoterității lor, polipeptidele au format complexe hidrofile coloidale (adică, moleculele de apă, formând o înveliș în jurul moleculelor de proteine, le-au separat de întreaga masă de apă). În acest caz, complexele individuale au fost asociate între ele, ceea ce a condus la formarea de picături izolate din mediul primar. coacervează capabile să absoarbă și să acumuleze selectiv diverși compuși. Selecția naturală a favorizat supraviețuirea celor mai stabile sisteme coacervate capabile de complicații suplimentare.
O auto-organizare ulterioară a moleculelor complexe, care a avut loc datorită concentrației moleculelor de lipide la limita dintre coacervate și mediul extern, a condus la formarea partițiilor de tip membranar. În cavitățile interne ale coacervatelor, unde moleculele pot pătrunde doar selectiv, a început evoluția de la reacții chimice la cele biochimice. Unul dintre cei mai importanți pași în această teorie a fost combinarea capacității polinucleotidelor cu activitatea catalitică a proteinelor enzimatice.
Punctul de vedere al lui Oparin și al susținătorilor săi s-a format în esență ipoteza holobiozei : baza structurală a strămoșului precelular (bioid) este alcătuită din microsisteme deschise (coacervate) asemănătoare vieții, cum ar fi cele celulare, capabile de metabolism elementar cu participarea mecanismului enzimatic. Substanță proteică primară.
Ipoteza genobiozei : primarul era un sistem macromolecular, asemănător unei gene, capabil de auto-reproducere. Molecula de ARN este recunoscută ca fiind primară.
Etapele inițiale ale dezvoltării vieții pe Pământ
Ideea modernă a vieții pe Pământ se rezumă la faptul că primele celule primitive au apărut în mediul acvatic al Pământului acum 3,8 miliarde de ani - procariote anaerobe, heterotrofe , se hrăneau cu substanțe organice abiogen sintetizate sau omologii lor mai puțin norocoși; nevoile energetice erau satisfăcute prin fermentare.
Odată cu creșterea numărului de celule procariote heterotrofe, aprovizionarea cu compuși organici în oceanul primar a fost epuizată. În aceste condiţii, organismele capabile de autotrofie, adică la sinteza org organic. substanțe din anorganice. Aparent, primele organisme autotrofe au fost bacterii chemosintetice. Următorul pas a fost dezvoltarea reacțiilor folosind lumina soarelui - fotosinteză.
Hidrogenul sulfurat a fost sursa de electroni pentru primele bacterii fotosintetice. Mult mai târziu, cianobacteriile (alge albastre-verzi) au dezvoltat un proces mai complex de obținere a electronilor din apă. Oxigenul a început să se acumuleze în atmosfera Pământului ca un produs secundar al fotosintezei. Aceasta a fost o condiție prealabilă pentru apariția în cursul evoluției respirație aerobică. Capacitatea de a sintetiza mai mult ATP în timpul respirației a permis organismelor să crească și să se înmulțească mai repede, precum și să le complice structurile și metabolismul.
Se crede că celulele procariote au fost strămoșii eucariotelor. Conform teoria celulei simbiogeneza celula eucariotă este o structură complexă formată din mai multe celule procariote care se completează reciproc. O serie de date indică originea mitocondriilor și a cloroplastelor și, eventual, a flagelilor, din celulele procariote timpurii care au devenit simbioți interni ai unei celule anaerobe mai mari.
Transformări profunde în structură și funcționare au crescut semnificativ posibilitățile de evoluție ale eucariotelor, care, apărând cu doar 0,9 miliarde de ani în urmă, au putut să atingă un nivel multicelular și să formeze flora și fauna moderne. Spre comparație, trebuie spus că din momentul în care au apărut primele celule procariote (acum 3,8 miliarde de ani) și până la apariția primelor celule eucariote, a durat 2,5 miliarde de ani.
Originea vieții pe Pământ: principalele etape ale dezvoltării biosferei
| Aeon | Eră | Perioadă | Vârsta (început), milion de ani | lumea organică |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Criptozoic | arheu | 4500±100 | Formarea pământului. Originea procariotelor și a eucariotelor primitive. | |
| Proterozoic | 2600±100 | Algele, bacteriile, toate tipurile de nevertebrate sunt comune. | ||
| Fanerozoic | paleozoic | Cambrian | 570±10 | Prosperitatea algelor și a nevertebratelor acvatice. |
| ordovician | 495±20 | |||
| Silurus | 418±15 | Apariția plantelor terestre (psilofite) și a nevertebratelor. | ||
| devonian | 400±10 | Apare o floră bogată de psilofite, mușchi, ferigă, ciuperci, crossopterygium și lungfish. | ||
| Carbon | 360±10 | Abundența ferigilor arborescente, dispariția psilofiților. Domină amfibienii, moluștele, peștii; apar reptile. | ||
| permian | 290±10 | Floră bogată de ferigă erbacee și sămânță, aspect de gimnosperme; dispariția ferigilor arborescente. Dominanța nevertebratelor marine, a rechinilor; dezvoltarea reptilelor; trilobiții se sting. | ||
| mezozoic | triasic | 245±10 | Predomină gimnospermele antice; ferigi de sămânță se sting. Predomină amfibienii și reptilele; apar pești osoși și mamifere. | |
| Yura | 204±5 | Gimnospermele moderne domină; apar primele angiosperme; gimnospermele antice se sting. Reptilele gigantice, peștii osoși și insectele domină. | ||
| Cretă | 130±5 | Domina angiospermele moderne; ferigile și gimnospermele sunt reduse. Predomină peștii osoși, primele păsări și mamiferele mici; reptilele gigantice se sting. | ||
| cenozoic | Paleogen | 65±3 | Angiospermele sunt răspândite, în special cele erbacee. Domină mamiferele, păsările, insectele. Multe reptile și cefalopode dispar. | |
| neogen | 23±1 | |||
| Antropogen (cuaternar) | 1,8 | Floră și faună moderne. Evoluția și dominația omului. |
Diversitatea organismelor vii stă la baza organizării şi
durabilitatea biosferei
Diversitatea biologică modernă: de la 5 la 30 de milioane de specii pe Pământ. Biodiversitatea- ca urmare a interacțiunii a două procese - speciația și extincția. Biodiversitatea este cea mai valoroasă „resursă” a planetei. Diversitatea biologică include două concepte: diversitatea genetică sau diversitatea proprietăților genetice la indivizii aceleiași specii și diversitatea speciilor sau numărul de specii diferite în cadrul unei comunități sau al întregii biosfere. Biodiversitatea oferă noi surse de alimente, energie, materii prime, produse chimice și medicinale. Diversitatea genetică permite speciilor să se îmbunătățească, să se adapteze, să utilizeze resursele necesare, să găsească un loc în ciclul biogeochimic al Pământului. Biodiversitatea este polița de asigurare a naturii împotriva dezastrelor.
Structura diversității biologice. Unitățile sistemului sunt demele și populațiile. fondul genetic al populației.
Evoluția diversității biologice. Tendință evolutivă de la capăt la capăt - Creșterea diversității, întreruptă de scăderi abrupte ca urmare a disparițiilor în masă ale speciilor.
Impactul uman asupra biodiversităţii. Daune directe cauzate de activitatea umană. Daune indirecte de la impacturi care încalcă relațiile și procesele echilibrate din ecosisteme.
Conservarea diversității biologice. Inventarierea și protecția diversității biologice. Combinarea drepturilor omului cu drepturile animalelor. Bioetica. O combinație de principii etice și interese economice. Conservarea și evoluția naturală a diversității biologice.
Biodiversitatea ca indicator al impactului. Sunt utilizați atât componentele individuale ale diversității biologice, cât și indicatorii totali. Încălcarea structurii funcției sau secvenței succesorale a dezvoltării ecosistemului este de obicei exprimată prin reducerea diversității biologice.
În prezent, aproximativ 3 milioane de specii de organisme vii au fost descrise pe Pământ. În taxonomia modernă a organismelor vii, există următoarea ierarhie de taxoni: regn, departament (tip în taxonomia animală), clasă, ordine (ordine în taxonomia animală), familie, gen, specie. În plus, se disting taxoni intermediari: supra- și sub-regate, supra- și subdiviziuni etc.
Întrebarea despre originea vieții pe Pământ este una dintre cele mai dificile întrebări ale științei naturale moderne, la care până în prezent nu există un răspuns clar.
Există mai multe teorii despre originea vieții pe Pământ, dintre care cele mai faimoase sunt:
- teoria generarii spontane (spontane);
- teoria creaționismului (sau creației);
- teoria stării de echilibru;
- teoria panspermiei;
- teoria evoluției biochimice (teoria A.I. Oparin).
Luați în considerare principalele prevederi ale acestor teorii.
Teoria generării spontane (spontane).
Teoria generării spontane a vieții a fost larg răspândită în lumea antică - Babilon, China, Egiptul Antic și Grecia Antică (Aristotel, în special, a aderat la această teorie).
Oamenii de știință din lumea antică și din Europa medievală credeau că ființele vii apar constant din materie neînsuflețită: viermi din noroi, broaște din noroi, licurici din roua dimineții etc. Deci, celebrul om de știință olandez al secolului al XVII-lea. Van Helmont a descris destul de serios în tratatul său științific o experiență în care a luat șoareci într-un dulap închis la culoare direct dintr-o cămașă murdară și o mână de grâu în 3 săptămâni. Pentru prima dată, omul de știință italian Francesco Redi (1688) a decis să supună verificării experimentale o teorie larg acceptată. A pus câteva bucăți de carne în vase și pe unele le-a acoperit cu muselină. În vasele deschise, viermii albi au apărut pe suprafața cărnii putrezite - larve de muște. Nu existau larve de musca in vasele acoperite cu muselina. Astfel, F. Redi a reușit să demonstreze că larvele de muște nu apar din carnea putrezită, ci din ouăle depuse de muște la suprafața acesteia.
În 1765, celebrul om de știință și medic italian Lazzaro Spalanzani a fiert carne și bulion de legume în baloane de sticlă închise. Cioroanele din baloane închise nu s-au deteriorat. El a ajuns la concluzia că sub influența temperaturii ridicate toate vietățile vii capabile să provoace alterarea bulionului au murit. Cu toate acestea, experimentele lui F. Redi și L. Spalanzani nu au convins pe toată lumea. Oamenii de știință vitaliști (din lat. vita- viața) credea că generarea spontană a ființelor vii nu are loc într-un bulion fiert, deoarece în ea este distrusă o „forță vitală” specială, care nu poate pătrunde într-un vas sigilat, deoarece este transportată prin aer.
Disputele cu privire la posibilitatea generării spontane a vieții s-au intensificat în legătură cu descoperirea microorganismelor. Dacă ființele vii complexe nu se pot reproduce spontan, poate că micro-organismele se pot reproduce?
În acest sens, în 1859, Academia Franceză anunță acordarea unui premiu celui care decide în cele din urmă problema posibilității sau imposibilității generării spontane a vieții. Acest premiu a fost primit în 1862 de celebrul chimist și microbiolog francez Louis Pasteur. La fel ca Spalanzani, a fiert bulion nutritiv într-un balon de sticlă, dar balonul nu era obișnuit, ci cu un gât în formă de tub în formă de 5. Aerul și, prin urmare, „forța vitală”, ar putea pătrunde în balon, dar praful, și odată cu el și microorganismele prezente în aer, s-au depus în cotul inferior al tubului în formă de 5, iar bulionul din balon a rămas steril. (Fig. 1). Cu toate acestea, a meritat să spargeți gâtul balonului sau să clătiți genunchiul inferior al tubului în formă de 5 cu bulion steril, deoarece bulionul a început să devină tulbure - au apărut microorganisme în el.
Astfel, datorită lucrării lui Louis Pasteur, teoria generației spontane a fost recunoscută ca insutenabilă și teoria biogenezei a fost stabilită în lumea științifică, o scurtă formulare a cărei este - „tot ce este viu provine din viețuitoare”.
Orez. 1. Balon Pasteur
Cu toate acestea, dacă toate organismele vii din perioada previzibilă istoric a dezvoltării umane provin doar din alte organisme vii, se pune în mod natural întrebarea: când și cum au apărut primele organisme vii pe Pământ?
Teoria creației
Teoria creației presupune că toate organismele vii (sau doar formele lor cele mai simple) au fost create („proiectate”) într-o anumită perioadă de timp de o ființă supranaturală (zeitate, idee absolută, supraminte, supercivilizație etc.). Este evident că adepții majorității religiilor principale ale lumii, în special religia creștină, au aderat la acest punct de vedere din cele mai vechi timpuri.
Teoria creaționismului este încă destul de răspândită, nu numai în mediile religioase, ci și în mediile științifice. Este de obicei folosit pentru a explica cele mai complexe, nerezolvate probleme ale evoluției biochimice și biologice asociate cu apariția proteinelor și acizilor nucleici, formarea mecanismului de interacțiune între ele, apariția și formarea organelor sau organelor complexe individuale (cum ar fi ribozomul, ochiul sau creierul). Actele de „creație” periodică explică și absența unor legături de tranziție clare de la un tip de animal
la alta, de exemplu, de la viermi la artropode, de la maimute la oameni etc. Trebuie subliniat că disputa filosofică despre primatul conștiinței (supraminții, ideea absolută, zeitatea) sau materiei este, totuși, fundamental de nerezolvat, deoarece o încercare de a explica orice dificultăți ale biochimiei moderne și ale teoriei evoluționiste prin acte supranaturale fundamental de neînțeles ale creației necesită aceste probleme dincolo de sfera cercetării științifice, teoria creaționismului nu poate fi atribuită categoriei de teorii științifice despre originea vieții pe Pământ.
Starea de echilibru și teorii ale panspermiei
Ambele teorii sunt elemente complementare ale unei singure imagini a lumii, a cărei esență este următoarea: universul există pentru totdeauna și viața există în el pentru totdeauna (stare staționară). Viața este transportată de la o planetă la alta de „semințele vieții” care călătoresc în spațiul cosmic, care pot face parte din comete și meteoriți (panspermie). Păreri similare cu privire la originea vieții au avut, în special, academicianul V.I. Vernadsky.
Totuși, teoria stării staționare, care presupune o existență infinit de lungă a universului, nu este în concordanță cu datele astrofizicii moderne, conform cărora universul a apărut relativ recent (acum aproximativ 16 miliarde de ani) prin intermediul unei explozii primare. .
Este evident că ambele teorii (panspermia și starea staționară) nu oferă deloc o explicație a mecanismului originii primare a vieții, transferându-l pe alte planete (panspermie) sau mutându-l la infinit în timp (teoria unui staționar). stat).
Teoria evoluției biochimice (teoria A.I. Oparin)
Dintre toate teoriile despre originea vieții, cea mai răspândită și recunoscută în lumea științifică este teoria evoluției biochimice, propusă în 1924 de biochimistul sovietic Academician A.I. Oparin (în 1936 a descris-o în detaliu în cartea sa Apariția vieții).
Esența acestei teorii este că evoluția biologică - i.e. apariția, dezvoltarea și complicarea diferitelor forme de organisme vii, a fost precedată de evoluția chimică - o perioadă lungă din istoria Pământului, asociată cu apariția, complicarea și îmbunătățirea interacțiunii dintre unitățile elementare, „cărămizi” care alcătuiesc toate viețuitoarele – molecule organice.
Evoluție prebiologică (chimică).
Potrivit majorității oamenilor de știință (în primul rând astronomi și geologi), Pământul s-a format ca corp ceresc în urmă cu aproximativ 5 miliarde de ani. prin condensarea particulelor unui nor de gaz și praf care se rotesc în jurul Soarelui.
Sub influența forțelor de compresiune, particulele din care este format Pământul eliberează o cantitate imensă de căldură. Reacțiile termonucleare încep în intestinele Pământului. Ca urmare, Pământul devine foarte fierbinte. Astfel, acum 5 miliarde de ani Pământul era o minge fierbinte care se repezi prin spațiul cosmic, a cărei temperatură la suprafață atingea 4000-8000°C (râde. 2).
Treptat, datorită radiației de energie termică în spațiul cosmic, Pământul începe să se răcească. Acum aproximativ 4 miliarde de ani Pământul se răcește atât de mult încât la suprafața lui se formează o crustă tare; în același timp, substanțele ușoare, gazoase, scapă din intestinele sale, ridicându-se și formând atmosfera primară. Compoziția atmosferei primare era semnificativ diferită de cea modernă. Aparent, în atmosfera Pământului antic nu exista oxigen liber, iar compoziția sa includea substanțe în stare redusă, precum hidrogenul (H 2 ), metanul (CH 4 ), amoniacul (NH 3 ), vaporii de apă (H 2 ). O ), și posibil, de asemenea, azot (N 2 ), monoxid de carbon și dioxid de carbon (CO și CO 2).
Natura reducătoare a atmosferei primare a Pământului este extrem de importantă pentru originea vieții, deoarece substanțele în stare redusă sunt foarte reactive și, în anumite condiții, sunt capabile să interacționeze între ele, formând molecule organice. Absența oxigenului liber în atmosfera Pământului primar (practic tot oxigenul Pământului a fost legat sub formă de oxizi) este, de asemenea, o condiție prealabilă importantă pentru apariția vieții, deoarece oxigenul se oxidează ușor și, prin urmare, distruge compușii organici. Prin urmare, în prezența oxigenului liber în atmosferă, acumularea unei cantități semnificative de materie organică pe Pământul antic ar fi fost imposibilă.
Acum aproximativ 5 miliarde de ani- apariția Pământului ca corp ceresc; temperatura suprafeței — 4000-8000°C
Acum aproximativ 4 miliarde de ani - formarea scoarței terestre și a atmosferei primare
La 1000°C- în atmosfera primară începe sinteza moleculelor organice simple
Energia pentru sinteza este data de:
Temperatura atmosferei primare este sub 100 ° C - formarea oceanului primar -
Sinteza moleculelor organice complexe - biopolimeri din molecule organice simple:
- molecule organice simple – monomeri
- molecule organice complexe – biopolimeri
Sistem. 2. Principalele etape ale evoluției chimice
Când temperatura atmosferei primare atinge 1000°C, în ea începe sinteza moleculelor organice simple, cum ar fi aminoacizi, nucleotide, acizi grași, zaharuri simple, alcooli polihidroxici, acizi organici etc. Energia pentru sinteza este furnizată de descărcări de fulgere, activitate vulcanică, radiații spațiale dure și, în sfârșit, radiația ultravioletă a Soarelui, de care Pământul nu este încă protejat de ecranul de ozon, iar radiația ultravioletă este cea pe care oamenii de știință o consideră principala sursă de energie pentru abiogen (care este, trecând fără participarea organismelor vii) sinteza substanțelor organice.
Recunoașterea și răspândirea largă a teoriei A.I. Oparina a fost mult facilitată de faptul că procesele de sinteză abiogenă a moleculelor organice sunt ușor de reprodus în experimente model.
Posibilitatea sintetizării substanțelor organice din substanțe anorganice este cunoscută încă de la începutul secolului al XIX-lea. Deja în 1828, remarcabilul chimist german F. Wöhler a sintetizat o substanță organică - ureea din anorganic - cianat de amoniu. Cu toate acestea, posibilitatea sintezei abiogene a substanțelor organice în condiții apropiate de cele ale Pământului antic a fost demonstrată pentru prima dată în experimentul lui S. Miller.
În 1953, un tânăr cercetător american, student absolvent la Universitatea din Chicago, Stanley Miller, a reprodus într-un balon de sticlă cu electrozi lipiți în el atmosfera primară a Pământului, care, conform oamenilor de știință din acea vreme, era compusă din hidrogen, metan CH4, amoniac NH și vapori de apă H20 (Fig. 3). Prin acest amestec de gaze, S. Miller a trecut timp de o săptămână descărcări electrice simulând furtuni. La sfârșitul experimentului, în balon s-au găsit α-aminoacizi (glicină, alanină, asparagină, glutamina), acizi organici (succinic, lactic, acetic, glicocolic), acid y-hidroxibutiric și uree. La repetarea experimentului, S. Miller a reușit să obțină nucleotide individuale și lanțuri scurte de polinucleotide de cinci până la șase legături.
Orez. 3. Instalare de S. Miller
În experimentele ulterioare de sinteză abiogenă efectuate de diverși cercetători, au fost folosite nu numai descărcări electrice, ci și alte tipuri de energie caracteristice Pământului antic, cum ar fi radiațiile cosmice, ultraviolete și radioactive, temperaturile ridicate inerente activității vulcanice, precum și diverse opțiuni pentru amestecuri de gaze, imitând atmosfera originală. Ca urmare, a fost obținut aproape întregul spectru de molecule organice caracteristice viețuitoarelor: aminoacizi, nucleotide, substanțe asemănătoare grăsimilor, zaharuri simple, acizi organici.
Mai mult, sinteza abiogenă a moleculelor organice poate avea loc și pe Pământ în prezent (de exemplu, în cursul activității vulcanice). În același timp, nu numai acidul cianhidric HCN, care este un precursor al aminoacizilor și nucleotidelor, ci și aminoacizii individuali, nucleotidele și chiar substanțele organice complexe precum porfirinele pot fi găsite în emisiile vulcanice. Sinteza abiogenă a substanțelor organice este posibilă nu numai pe Pământ, ci și în spațiul cosmic. Cei mai simpli aminoacizi se găsesc în meteoriți și comete.
Când temperatura atmosferei primare a scăzut sub 100 ° C, ploi fierbinți au căzut pe Pământ și a apărut oceanul primar. Odată cu șuvoiele de ploaie, substanțele organice sintetizate abiogen au pătruns în oceanul primar, ceea ce l-a transformat, dar în expresia figurată a biochimistului englez John Haldane, într-o „supă primară” diluată. Aparent, în oceanul primordial încep procesele de formare a moleculelor organice simple — monomeri ai moleculelor organice complexe — biopolimeri (vezi Fig. 2).
Cu toate acestea, procesele de polimerizare a nucleozidelor, aminoacizilor și zaharurilor individuale sunt reacții de condensare, ele procedează cu eliminarea apei, prin urmare, mediul apos nu contribuie la polimerizare, ci, dimpotrivă, la hidroliza biopolimerilor (adică. , distrugerea lor cu adaos de apă).
Formarea biopolimerilor (în special a proteinelor din aminoacizi) ar putea avea loc în atmosferă la o temperatură de aproximativ 180°C, de unde au fost spălați în oceanul primar cu precipitații atmosferice. În plus, este posibil ca pe Pământul antic, aminoacizii să fi fost concentrați în rezervoare de uscare și polimerizați într-o formă uscată sub influența luminii ultraviolete și a căldurii fluxurilor de lavă.
În ciuda faptului că apa promovează hidroliza biopolimerilor, sinteza biopolimerilor într-o celulă vie are loc tocmai într-un mediu apos. Acest proces este catalizat de proteine catalitice speciale - enzime, iar energia necesară sintezei este eliberată în timpul descompunerii acidului adenozin trifosforic - ATP. Este posibil ca sinteza biopolimerilor în mediul acvatic al oceanului primar să fi fost catalizată de suprafața anumitor minerale. S-a demonstrat experimental că o soluție de aminoacid alanină poate polimeriza într-un mediu apos în prezența unui tip special de alumină. În acest caz, se formează peptida polialanina. Reacția de polimerizare a alaninei este însoțită de descompunerea ATP.
Polimerizarea nucleotidelor este mai ușoară decât polimerizarea aminoacizilor. S-a demonstrat că în soluții cu o concentrație mare de sare, nucleotidele individuale polimerizează spontan, transformându-se în acizi nucleici.
Viața tuturor ființelor vii moderne este un proces de interacțiune continuă între cei mai importanți biopolimeri ai unei celule vii - proteine și acizi nucleici.
Proteinele sunt „moleculele de lucru”, „moleculele inginerești” ale unei celule vii. Descriind rolul lor în metabolism, biochimiștii folosesc adesea expresii figurative precum „proteina funcționează”, „enzima conduce reacția”. Cea mai importantă funcție a proteinelor este catalitică. După cum știți, catalizatorii sunt substanțe care accelerează reacțiile chimice, dar ei înșiși nu sunt incluși în produsele finale ale reacției. Rezervoarele-catalizatori se numesc enzime. Enzimele în îndoire și de mii de ori accelerează reacțiile metabolice. Metabolismul și, prin urmare, viața fără ele este imposibil.
Acizi nucleici- acestea sunt „molecule-calculatoare”, moleculele sunt deținătorii informațiilor ereditare. Acizii nucleici nu stochează informații despre toate substanțele unei celule vii, ci doar despre proteine. Este suficient să reproduceți în celula fiică proteinele caracteristice celulei mamă, astfel încât acestea să recreeze cu exactitate toate caracteristicile chimice și structurale ale celulei mamă, precum și natura și rata metabolismului inerente acesteia. Acizii nucleici înșiși sunt reproduși și datorită activității catalitice a proteinelor.
Astfel, misterul originii vieții este misterul apariției mecanismului de interacțiune dintre proteine și acizi nucleici. Ce informații are știința modernă despre acest proces? Ce molecule au fost baza primară a vieții - proteinele sau acizii nucleici?
Oamenii de știință cred că, în ciuda rolului cheie al proteinelor în metabolismul organismelor vii moderne, primele molecule „vii” nu au fost proteine, ci acizi nucleici, și anume acizii ribonucleici (ARN).
În 1982, biochimistul american Thomas Check a descoperit proprietățile autocatalitice ale ARN-ului. El a arătat experimental că într-un mediu care conține o concentrație mare de săruri minerale, ribonucleotidele polimerizează spontan (spontan), formând polinucleotide - molecule de ARN. Pe lanțurile polinucleotidice originale ale ARN, ca și pe o matrice, copiile ARN sunt formate prin împerecherea bazelor azotate complementare. Reacția de copiere a șablonului de ARN este catalizată de molecula originală de ARN și nu necesită participarea enzimelor sau a altor proteine.
Ceea ce sa întâmplat în continuare este destul de bine explicat prin ceea ce s-ar putea numi „selecție naturală” la nivel molecular. În timpul autocopierii (auto-asamblarii) moleculelor de ARN, apar inevitabil inexactități și erori. Copiile de ARN eronate sunt copiate din nou. Când copiați din nou, pot apărea din nou erori. Ca rezultat, populația de molecule de ARN într-o anumită parte a oceanului primar va fi eterogenă.
Deoarece procesele de dezintegrare a ARN au loc, de asemenea, în paralel cu procesele de sinteză, moleculele fie cu o stabilitate mai mare, fie cu proprietăți autocatalitice mai bune se vor acumula în mediul de reacție (adică, molecule care se copiază mai repede, se „multesc” mai repede).
Pe unele molecule de ARN, ca pe o matrice, poate apărea autoasamblarea fragmentelor mici de proteine - peptide. În jurul moleculei de ARN se formează o „înveliș” proteic.
Alături de funcțiile autocatalitice, Thomas Check a descoperit fenomenul de auto-splicing în moleculele de ARN. Ca urmare a auto-splicing-ului, regiunile ARN care nu sunt protejate de peptide sunt îndepărtate spontan din ARN (sunt, așa cum ar fi, „decupate” și „ejectate”), iar regiunile ARN rămase care codifică fragmente de proteine „cresc împreună”. ”, adică se combină spontan într-o singură moleculă. Această nouă moleculă de ARN va codifica deja o proteină complexă mare (Figura 4).
Aparent, inițial tecile proteice au îndeplinit în primul rând o funcție de protecție, protejând ARN-ul de distrugere și crescând astfel stabilitatea acestuia în soluție (aceasta este funcția tecilor proteice în cei mai simpli virusuri moderne).
Evident, la un anumit stadiu al evoluției biochimice, moleculele de ARN, care codifică nu numai proteine protectoare, ci și proteine catalitice (enzime) care accelerează brusc rata de copiere a ARN-ului, au câștigat un avantaj. Aparent, așa a luat naștere procesul de interacțiune dintre proteine și acizi nucleici, pe care acum îi numim viață.
În procesul de dezvoltare ulterioară, datorită apariției unei proteine cu funcțiile unei enzime, transcriptaza inversă, pe molecule de ARN monocatenar, au început să fie sintetizate molecule de acid dezoxiribonucleic (ADN) formate din două catene. Absența unei grupări OH în poziția 2" a dezoxiribozei face moleculele de ADN mai stabile în raport cu clivajul hidrolitic în soluții ușor alcaline, și anume, reacția mediului în rezervoare primare a fost ușor alcalină (această reacție a mediului a fost, de asemenea, păstrată). în citoplasma celulelor moderne).
Unde a avut loc dezvoltarea unui proces complex de interacțiune între proteine și acizi nucleici? Conform teoriei lui A.I. Oparin, așa-numitele picături coacervate au devenit locul de naștere al vieții.
Orez. 4. Ipoteza apariției interacțiunii dintre proteine și acizi nucleici: a) în procesul de autocopiere a ARN-ului se acumulează erori (1 - nucleotide corespunzătoare ARN-ului original; 2 - nucleotide care nu corespund ARN-ului original - erori la copiere); b) datorită proprietăților sale fizico-chimice, aminoacizii se „lipesc” de o parte a moleculei de ARN (3 - moleculă de ARN; 4 - aminoacizi), care, interacționând între ei, se transformă în molecule proteice scurte - peptide. Ca rezultat al auto-splicing-ului inerent moleculelor de ARN, părțile moleculei de ARN care nu sunt protejate de peptide sunt distruse, iar cele rămase „cresc” într-o singură moleculă care codifică o proteină mare. Rezultatul este o moleculă de ARN acoperită cu o înveliș proteic (cei mai primitivi viruși moderni, de exemplu, virusul mozaicului tutunului, au o structură similară)
Fenomenul de coacervare constă în faptul că în anumite condiții (de exemplu, în prezența electroliților) substanțele macromoleculare sunt separate din soluție, dar nu sub formă de precipitat, ci sub forma unei soluții mai concentrate - coacervat. . Când este agitat, coacervatul se rupe în picături mici separate. În apă, astfel de picături sunt acoperite cu o înveliș de hidratare (o înveliș de molecule de apă) care le stabilizează - fig. 5.
Picăturile de coacervat au o oarecare aparență de metabolism: sub influența forțelor pur fizice și chimice, pot absorbi selectiv anumite substanțe din soluție și pot elibera produsele lor de degradare în mediu. Datorită concentrației selective de substanțe din mediul înconjurător, ele pot crește, dar când ajung la o anumită dimensiune, încep să se „înmulțească”, înmugurire picături mici, care, la rândul lor, pot crește și „muguri”.
Picăturile coacervate rezultate din concentrarea soluțiilor de proteine în procesul de amestecare sub acțiunea valurilor și a vântului pot fi acoperite cu o înveliș lipidic: o singură membrană asemănătoare micelelor de săpun (cu o singură detașare a unei picături de pe suprafața apei acoperite). cu un strat lipidic), sau o membrană dublă asemănătoare cu o membrană celulară (când o picătură acoperită cu o membrană lipidică cu un singur strat cade din nou pe filmul lipidic care acoperă suprafața rezervorului - Fig. 5).
Procesele de apariție a picăturilor coacervate, creșterea și „mugurirea”, precum și „îmbrăcarea” lor cu o membrană dintr-un strat dublu lipidic sunt ușor de modelat în laborator.
Pentru picăturile coacervate, există și un proces de „selecție naturală” în care picăturile cele mai stabile rămân în soluție.
În ciuda asemănării exterioare a picăturilor coacervate cu celulele vii, picăturilor coacervate le lipsește semnul principal al unui lucru viu - capacitatea de a se reproduce cu acuratețe, de a se autocopia. Evident, precursorii celulelor vii au fost astfel de picături coacervate, care includeau complexe de molecule replicatoare (ARN sau ADN) și proteinele pe care le codifică. Este posibil ca complexele ARN-proteină să fi existat multă vreme în afara picăturilor coacervate sub forma așa-numitei „gene de viață liberă”, sau este posibil ca formarea lor să fi avut loc direct în interiorul unor picături coacervate.
Posibilă cale de tranziție de la picături coacervate la erupții primitive:
a) formarea unui coacervat; 6) stabilizarea picăturilor de coacervat într-o soluție apoasă; c) - formarea unui strat dublu lipidic în jurul picăturii, asemănător unei membrane celulare: 1 - picătură coacervată; 2 - strat monomolecular de lipide pe suprafața rezervorului; 3 — formarea unui singur strat lipidic în jurul picăturii; 4 — formarea unui strat dublu lipidic în jurul picăturii, asemănător unei membrane celulare; d) - o picătură coacervată înconjurată de un strat dublu lipidic, cu un complex proteină-nucleotide inclus în compoziția sa - un prototip al primei celule vii
Din punct de vedere istoric, procesul extrem de complex al originii vieții pe Pământ, care nu este pe deplin înțeles de știința modernă, a trecut extrem de repede. Timp de 3,5 miliarde de ani, așa-numitul. evoluția chimică s-a încheiat cu apariția primelor celule vii și a început evoluția biologică.
Valery Spiridonov, primul candidat la transplant de cap, pentru RIA Novosti
De mulți ani, omenirea încearcă să dezlege adevărata cauză și istoria apariției vieții pe planeta noastră. Cu puțin mai mult de o sută de ani în urmă, în aproape toate țările, oamenii nici nu s-au gândit să pună la îndoială teoria intervenției divine și a creației lumii de către o ființă spirituală superioară.
Situația s-a schimbat după publicarea în noiembrie 1859 a celei mai mari lucrări a lui Charles Darwin, iar acum există multe controverse în jurul acestui subiect. Numărul susținătorilor teoriei darwiniene a evoluției în Europa și Asia este de peste 60-70%, aproximativ 20% în SUA și aproximativ 19% în Rusia conform datelor de la sfârșitul ultimului deceniu.
În multe țări astăzi există un apel de a exclude lucrarea lui Darwin din programa școlară, sau cel puțin de a o studia la egalitate cu alte teorii plauzibile. În afară de varianta religioasă, spre care este înclinată cea mai mare parte a populației lumii, astăzi există mai multe teorii principale despre originea și evoluția vieții, care descriu dezvoltarea acesteia în diferite etape.
Panspermie
Susținătorii ideii de panspermie sunt convinși că primele microorganisme au fost aduse pe Pământ din spațiul cosmic. Așa au crezut celebrul om de știință-encicloped german Hermann Helmholtz, fizicianul englez Kelvin, savantul rus Vladimir Vernadsky și chimistul suedez Svante Arrhenius, care este considerat astăzi fondatorul acestei teorii.
S-a confirmat științific că meteoriți de pe Marte și alte planete au fost găsiți în mod repetat pe Pământ, posibil din comete care ar putea proveni chiar din sisteme stelare extraterestre. Nimeni nu se îndoiește de acest lucru astăzi, dar nu este încă clar cum ar fi putut să apară viața pe alte lumi. De fapt, apologeții panspermiei transferă „responsabilitatea” pentru ceea ce se întâmplă cu civilizațiile extraterestre.
Teoria supei primordiale
Nașterea acestei ipoteze a fost facilitată de experimentele lui Harold Urey și Stanley Miller, efectuate în anii 1950. Au fost capabili să recreeze aproape aceleași condiții care existau pe suprafața planetei noastre înainte de originea vieții. Printr-un amestec de hidrogen molecular, monoxid de carbon și metan, au fost trecute mici descărcări electrice și lumină ultravioletă.
Ca urmare, metanul și alte molecule primitive s-au transformat în substanțe organice complexe, inclusiv zeci de aminoacizi, zahăr, lipide și chiar rudimente ale acizilor nucleici.
Relativ recent, în martie 2015, oamenii de știință de la Universitatea din Cambridge conduși de John Sutherland au arătat că toate tipurile de „molecule ale vieții”, inclusiv ARN, proteine, grăsimi și carbohidrați, pot fi obținute în timpul unor reacții similare, care vor implica carbon anorganic simplu. compuși, hidrogen sulfurat, săruri metalice și fosfați.
Suflu de viață de argilă
Una dintre principalele probleme ale versiunii anterioare a evoluției vieții este că multe molecule organice, inclusiv zaharuri, ADN și ARN, sunt prea fragile pentru a se acumula în cantități suficiente în apele oceanului primordial al Pământului, unde, așa cum se credea anterior, majoritatea evoluţionişti, au apărut primele fiinţe vii.
Chimistul britanic Alexander Cairns-Smith consideră că viața are o origine „argilă” și nu apei - mediul optim pentru acumularea și complexitatea moleculelor organice complexe poate fi găsit în interiorul porilor și cristalelor din mineralele argiloase, și nu în „primarul lui Darwin”. iaz” sau oceanul teoriilor Miller-Urey.
De fapt, evoluția a început la nivelul cristalelor și abia atunci, când compușii au devenit suficient de complexi și stabili, primele organisme vii au intrat în „înot deschis” în oceanul primar al Pământului.
Viața pe fundul oceanului
Această idee concurează cu ideea populară astăzi că viața nu și-a luat naștere pe suprafața oceanului, ci în regiunile cele mai adânci ale fundului său, în vecinătatea „fumătorilor negri”, a gheizerelor subacvatice și a altor surse geotermale.
Emisiile lor sunt bogate în hidrogen și alte substanțe, care, potrivit oamenilor de știință, s-ar putea acumula pe versanții rocilor și s-ar putea oferi primei vieți toate resursele alimentare necesare și catalizatorii de reacție.
Dovezi în acest sens pot fi recunoscute ca ecosisteme moderne care există în vecinătatea unor astfel de surse la fundul tuturor oceanelor Pământului - includ nu numai microbi, ci chiar ființe vii multicelulare.
Universul ARN
Teoria materialismului dialectic se bazează pe unitatea simultană și pe lupta nesfârșită a unei perechi de principii. Vorbim despre ereditatea informațiilor și modificările biochimice structurale. Versiunea originii vieții, în care ARN-ul joacă un rol cheie, a parcurs un drum lung de la începuturile sale în anii 1960 până la sfârșitul anilor 1980, când și-a dobândit trăsăturile moderne.
Pe de o parte, moleculele de ARN nu sunt la fel de eficiente în stocarea informațiilor precum ADN-ul, dar sunt capabile să accelereze simultan reacțiile chimice și să asambla copii ale lor. În același timp, trebuie să înțelegem că oamenii de știință nu au reușit încă să arate cum a funcționat întregul lanț de evoluție al vieții ARN și, prin urmare, această teorie nu a primit încă recunoașterea universală.
Protocelule
O altă întrebare importantă în evoluția vieții este misterul modului în care astfel de molecule de ARN sau ADN și proteine s-au „îngrădit” de lumea exterioară și s-au transformat în primele celule izolate, al căror conținut este protejat de o membrană flexibilă sau semipermeabilă. coajă.
Un cunoscut chimist sovietic Alexander Oparin a devenit un pionier în acest domeniu, arătând că picăturile de apă înconjurate de un strat dublu de molecule de grăsime pot avea proprietăți similare.
Ideile sale au fost aduse la viață de biologi canadieni conduși de Jack Szostak, câștigător al Premiului Nobel pentru Fiziologie sau Medicină în 2009. Echipa sa a reușit să „împacheteze” cel mai simplu set de molecule de ARN cu auto-replicare într-o membrană de molecule grase prin adăugarea de ioni de magneziu și acid citric în interiorul primei „protocelule”.
Endosimbioza
Un alt mister al evoluției vieții este modul în care au apărut creaturile multicelulare și de ce celulele oamenilor, animalelor și plantelor includ corpuri speciale precum mitocondriile și cloroplastele, care au o structură neobișnuit de complexă.
Pentru prima dată, botanistul german Andreas Schimper s-a gândit la această problemă, sugerând că cloroplastele în trecut erau organisme independente, asemănătoare cu cianobacteriile, care „s-au împrietenit” cu celulele strămoșilor plantelor și au început să trăiască în interiorul lor.
Această idee a fost dezvoltată ulterior de botanistul rus Konstantin Merezhkovsky și de evoluționistul american Lynn Margulis, care au arătat că mitocondriile și eventual toate celelalte organele complexe ale celulelor noastre au o origine similară.
Ca și în cazul teoriilor „lumii ARN” și evoluției „lutului” a vieții, ideea de endosimbioză a provocat inițial multe critici din partea majorității oamenilor de știință, dar astăzi aproape toți evoluționiștii nu se îndoiesc de corectitudinea ei.
Cine are dreptate și cine greșește?
În favoarea ipotezelor darwiniene s-au găsit numeroase lucrări științifice și studii de specialitate, în special în domeniul „formelor de tranziție”. Darwin nu avea numărul necesar de artefacte arheologice în mâinile sale pentru a confirma lucrările științifice, deoarece în cea mai mare parte a fost ghidat de presupuneri personale.
De exemplu, numai în ultimul deceniu, oamenii de știință au găsit rămășițele mai multor astfel de „legături pierdute” ale evoluției, precum Tiktaalik și Indohyus, care ne permit să tragem o linie între animalele terestre și pești, și balene și hipopotami.
Pe de altă parte, scepticii susțin adesea că astfel de specii de animale nu sunt adevărate forme de tranziție, ceea ce dă naștere la dispute constante și nesfârșite între susținătorii darwinismului și adversarii lor.
Pe de altă parte, experimentele pe Escherichia coli obișnuită și pe diferite creaturi multicelulare arată în mod clar că evoluția este reală și că animalele se pot adapta rapid la noile condiții de viață, dobândind noi caracteristici pe care strămoșii lor nu le aveau acum 100-200 de generații.
În același timp, merită să ne amintim că o parte semnificativă a societății moderne este încă înclinată să creadă în existența unei minți divine superioare sau a civilizațiilor extraterestre care au fondat viața pe Pământ. Până acum, singura teorie adevărată nu există, iar umanitatea nu a răspuns încă la această întrebare în viitor.
Este viața rezultatul evoluției sau al creației? Această dilemă tulbură mintea a mai mult de o generație de oameni de știință. Nenumărate dispute pe această temă dau naștere la teorii din ce în ce mai curioase.
Ordine versus haos
A doua lege a termodinamicii (entropia) afirmă că toate elementele cosmosului se deplasează din ordine în haos. Acest lucru este subliniat de omul de știință de la NASA Robert Destroy, care susține că „universul se oprește ca un ceas”. Creaționiștii se bazează pe legea entropiei pentru a dovedi inconsecvența punctului de vedere al evoluționiștilor, care presupune dezvoltarea și complicarea spontană a tuturor elementelor lumii înconjurătoare.
Teologul din secolul al XIX-lea William Peley a tras următoarea analogie. Știm că ceasurile de buzunar nu au apărut de la sine, ci au fost făcute de om: rezultă că o structură atât de complexă precum corpul uman este și rezultatul creației.
Charles Darwin s-a opus acestui punct de vedere cu teoria sa despre puterea selecției naturale, care, bazată pe variabilitatea ereditară în procesul de evoluție lungă, este capabilă să formeze cele mai complexe structuri organice.
„Dar viața organică nu ar fi putut să apară din materie neînsuflețită”, au subliniat creaționiștii punctul slab al teoriei lui Darwin.
Abia relativ recent, studiile chimiștilor Stanley Miller și Harold Urey au făcut posibilă obținerea de argumente în apărarea teoriei evoluției.
Experimentul oamenilor de știință americani a confirmat ipoteza că pe Pământul primitiv au existat condiții care au contribuit la apariția moleculelor biologice din substanțe anorganice. Conform descoperirilor lor, moleculele s-au format în atmosferă ca urmare a reacțiilor chimice obișnuite, iar apoi, căzând în ocean cu ploaie, a dus la nașterea primei celule.
Câți ani are pământul?
În 2010, biochimistul american Douglas Theobald a încercat să demonstreze că toată viața de pe Pământ are un strămoș comun. El a analizat matematic secvențele celor mai comune proteine și a descoperit că oamenii, muștele, plantele și bacteriile au moleculele selectate. Probabilitatea unui strămoș comun, conform calculelor omului de știință, a fost 102860.
Conform teoriei evoluției, procesul de tranziție de la cele mai simple la cele mai înalte organisme durează miliarde de ani. Dar creaționiștii susțin că acest lucru este imposibil, deoarece vârsta Pământului nu depășește câteva zeci de mii de ani.
Toate speciile de animale și plante, în opinia lor, au apărut aproape simultan și independent unele de altele - în forma în care le putem observa acum.
Știința modernă, bazându-se pe datele analizei radioizotopilor a probelor terestre și a materiei meteoritice, determină vârsta Pământului la 4,54 miliarde de ani. Cu toate acestea, după cum au arătat unele experimente, o astfel de metodă de întâlnire poate avea erori foarte grave.
În 1968, Jurnalul American de Cercetări Geografice a publicat analiza radioizotopilor rocilor vulcanice formate în Hawaii ca urmare a unei erupții vulcanice care a avut loc în 1800. Vârsta rocilor a fost determinată în intervalul de la 22 la 2 miliarde de ani.
Analiza radiocarbonului lasă și multe întrebări, cu ajutorul cărora se realizează datarea resturilor biologice. Această metodă permite o limită de vârstă de 60.000 de ani pentru probele cu 10 timpi de înjumătățire cu carbon-14. Dar cum să explic faptul că carbonul-14 se găsește în mostre de „lemn jurassic”? „Numai pentru că epoca Pământului a fost îmbătrânită în mod nerezonabil”, insistă creaționiștii.
Paleontologul Harold Coffin observă că formarea rocilor sedimentare a avut loc în mod neuniform și este dificil să se determine vârsta adevărată a planetei noastre din acestea. De exemplu, fosilele de copaci fosili din apropiere de Joggins, Canada, care penetrează vertical un strat de pământ timp de 3 metri sau mai mult, indică faptul că plantele au fost îngropate sub stratul de rocă într-o perioadă foarte scurtă de timp, ca urmare a unor evenimente catastrofale.
Evoluție rapidă
Presupunând că Pământul nu este atât de vechi, este posibil ca evoluția să se „încadreze” într-un cadru de timp mai comprimat? În 1988, o echipă de biologi americani condusă de Richard Lensky a decis să efectueze un experiment pe termen lung care simulează procesul evolutiv în laborator folosind exemplul bacteriei E. coli.
12 colonii de bacterii au fost plasate într-un mediu identic, în care doar glucoza era prezentă ca sursă de nutriție, precum și citratul, care, în prezența oxigenului, nu putea fi absorbit de bacterii.
Oamenii de știință au observat E. coli timp de 20 de ani, timp în care s-au schimbat peste 44 de mii de generații de bacterii. Pe lângă modificările în dimensiunea bacteriilor, care sunt tipice tuturor coloniilor, oamenii de știință au descoperit o caracteristică interesantă inerentă doar unei singure colonii: în ea, bacteriile undeva între a 31-a și a 32-a mii de generații au arătat capacitatea de a absorbi citratul.
În 1971, oamenii de știință italieni au adus 5 indivizi de șopârle de perete pe insula Pod Markara, situată în Marea Adriatică. Spre deosebire de habitatul anterior, insula avea puține insecte cu care se hrăneau șopârlele, dar multă iarbă. Oamenii de știință au verificat rezultatele experimentului lor abia în 2004. Ce au văzut?
Șopârlele s-au adaptat la un mediu neobișnuit: populația lor a ajuns la 5.000 de indivizi, dar cel mai important, aspectul și structura organelor interne s-au schimbat la reptile. În special, forța capului și a mușcăturii au crescut pentru a face față frunzelor mari și a apărut o nouă secțiune în tractul digestiv - camera de fermentație, care a permis intestinelor șopârlelor să digere celuloza dură. Așadar, în doar 33 de ani, șopârlele de perete s-au transformat din prădători în ierbivore!
Verigă slabă
Dacă știința este capabilă să confirme experimental modificările intraspecifice, atunci posibilitatea apariției unei noi specii în cursul evoluției rămâne în continuare exclusiv în teorie. Susținătorii creaționismului nu numai că subliniază evoluționistilor absența formelor intermediare ale organismelor vii, dar încearcă și să confirme științific eșecul teoriei evoluționiste a originii speciilor.
Geneticiistul spaniol Svante Paabo a reușit să extragă ADN dintr-un fragment dintr-o vertebră de Neanderthal care se presupune că a trăit acum aproximativ 50.000 de ani. O analiză comparativă a ADN-ului oamenilor moderni și al oamenilor de Neanderthal a arătat că acesta din urmă nu este strămoșul nostru.
Geneticistul american Alan Wilson, folosind metoda ADN-ului mitocondrial, a putut spune probabil când „Eve” a apărut pe Pământ. Cercetările sale au dat o vârstă de 150-200 de mii de ani. Omul de știință japonez Satoshi Horai oferă date similare. În opinia sa, omul modern a apărut în Africa cu aproximativ 200 de mii de ani în urmă, iar de acolo s-a mutat în Eurasia, unde i-a înlocuit destul de repede pe Neanderthal.
Pe baza datelor din înregistrările fosile, biologul Jonathan Wells observă: „Este destul de clar că, la nivelul regatelor, filelor și claselor, descendența din strămoși comuni prin modificare nu poate fi considerată un fapt incontestabil”.
Puncte de contact
Adepții viziunilor evoluționiste și creaționiste asupra originii vieții nu au întotdeauna dezacorduri cardinale. Astfel, mulți oameni de știință ai creației sunt susținători ai epocii străvechi a Pământului, iar printre teologi există mulți critici ai creaționismului literal.
De exemplu, protodiaconul Andrey Kuraev scrie următoarele: „În Ortodoxie nu există nici o bază textuală, nici o bază doctrinară pentru respingerea evoluționismului... Ortodoxia, spre deosebire de păgânism, care demonizează materia și de protestantism, care privează lumea creată de dreptul la co-creare. , nu are temei pentru a nega teza, conform căreia Creatorul a creat materie capabilă de bună dezvoltare.
Matematicianul și filozoful rus Julius Schroeder notează că nu știm să măsurăm durata celor șase zile în care Dumnezeu a creat lumea la o scară cunoscută nouă, deoarece timpul însuși a fost creat în aceleași zile. „Ordinea creației este în concordanță cu ideile cosmologiei moderne”, notează omul de știință.
Doctorul în științe biologice Yuri Simakov consideră că o persoană este un produs al ingineriei genetice. El sugerează că experimentul a fost efectuat la joncțiunea a două specii - Neanderthal și Homo sapiens. Potrivit biologului, există „o intervenție complexă și deliberată a minții, care ar trebui să fie cu un ordin de mărime superior celui al nostru”.
Personalul de la Sala Evolution de la Grădina Zoologică St. Louis a decis să împace în glumă cele două teorii. La intrare, au pus un panou pe care scria: „Acest lucru nu se afirmă deloc că lumea vieții nu a putut fi creată imediat – doar se pare că a apărut ca urmare a unei lungi evoluții”.
