Știința

Potrivit oamenilor de știință, viața pe pământ a început acum aproximativ 3 miliarde de ani: în acest timp, cele mai simple organisme s-au dezvoltat în forme complexe viaţă. Cu toate acestea, este încă un mister pentru oamenii de știință cum a început viața pe planetă și au prezentat mai multe teorii pentru a explica acest fenomen:

1. Scântei electrice

Pe parcursul celebru experiment Experimentul Miller-Urey, oamenii de știință au demonstrat că fulgerul ar putea contribui la apariția principalelor substanțe necesare originii vieții: scânteile electrice formează aminoacizi într-o atmosferă formată din cantități uriașe de apă, metan, amoniac și hidrogen. Apoi, din aminoacizi au evoluat forme de viață mai complexe. Această teorie a fost oarecum schimbată după ce cercetătorii au descoperit că atmosfera planetei cu miliarde de ani în urmă era săracă în hidrogen. Oamenii de știință au sugerat că metanul, amoniacul și hidrogenul erau conținute în norii vulcanici saturati. sarcini electrice.

2. Argila

Chimistul Alexander Graham Cairns-Smith de la Universitatea din Glasgow, Scoția, a teoretizat că, în zorii vieții, argila conținea mulți compuși organici care erau apropiați unul de celălalt și că argila a ajutat la organizarea acestor substanțe în structuri similare cu genele noastre.

ADN-ul stochează informații despre structura moleculelor, iar secvența genetică a ADN-ului indică modul în care aminoacizii ar trebui să fie încorporați în proteine. Cairns-Smith sugerează că cristalele de argilă au ajutat la organizarea moleculelor organice în structuri ordonate, iar mai târziu moleculele înseși au început să facă acest lucru, „fără ajutorul” argilei.

3. Gurile de ventilație de adâncime

Conform acestei teorii, viața își are originea în gurile hidrotermale subacvatice care ejectau molecule bogate în hidrogen. Pe suprafața lor stâncoasă, aceste molecule s-ar putea reuni și s-ar putea transforma în catalizatori minerali ai reacțiilor care au dus la nașterea vieții. Chiar și acum, aceste orificii hidrotermale, bogate în energie chimică și termică, găzduiesc destul de multe un numar mare de Creaturi vii.

4. Început de gheață

Cu 3 miliarde de ani în urmă, Soarele nu strălucea la fel de puternic ca acum și, în consecință, pe Pământ a ajuns mai puțină căldură. Este foarte posibil ca suprafața pământului era acoperită cu un strat gros de gheață care proteja materia organică fragilă care sunt în apa de sub ea, din raze ultravioleteși impactul în spațiu. În plus, frigul a ajutat moleculele să supraviețuiască mai mult timp, permițând reacțiile care au dus la nașterea vieții.

5. Lumea ARN-ului

ADN-ul are nevoie de proteine ​​pentru a se forma, iar proteinele au nevoie de ADN pentru a se forma. Cum s-ar putea forma unul fără celălalt? Oamenii de știință au sugerat că ARN-ul a fost implicat în acest proces, care, la fel ca ADN-ul, stochează informații. Din ARN, respectiv, s-au format proteine ​​și ADN., care l-a înlocuit datorită eficienței sale mai mari.

A apărut o altă întrebare: „Cum a apărut ARN-ul?”. Unii cred că a apărut spontan pe planetă, în timp ce alții neagă o astfel de posibilitate.

6. Teoria „simplu”.

Unii oameni de știință au sugerat că viața nu s-a dezvoltat din molecule complexe precum ARN-ul, ci din molecule simple care au interacționat între ele. S-ar putea să fi fost în scoici simple similar cu membranele celulare. Ca urmare a interacțiunii acestor molecule simple, complexe care reacționează mai eficient.

7. Panspermie

În cele din urmă, Viața ar fi putut să nu provină de pe planeta noastră, ci să fi fost adusă din spațiu: în știință, acest fenomen se numește panspermie. Această teorie are o bază foarte solidă: din cauza impactului cosmic, fragmentele de pietre sunt separate periodic de Marte, care ajung pe Pământ. După ce oamenii de știință au descoperit meteoriți marțieni pe planeta noastră, ei au sugerat că aceste obiecte au adus bacterii cu ele. Dacă îi crezi, atunci toți suntem marțieni. Alți cercetători au sugerat că cometele au adus viață din altele sisteme stelare. Chiar dacă au dreptate, omenirea va căuta un răspuns la o altă întrebare: „Cum a apărut viața în spațiu?”.

Dintre toate cele nouă planete sistem solar, numai pe Pământ s-au dezvoltat condiții unice, datorită cărora, a devenit posibila aparitie apa este simplă și, în același timp, una dintre cele mai misterioase lichide din univers. Nu fără motiv apa este numită o substanță misterioasă, deoarece în ea și-au luat naștere primele protozoare vii pe planeta noastră, a căror evoluție a dus la apariția regelui naturii - omul. Adevărat, acest „rege” nu a reușit să înțeleagă toate secretele apei, ale căror noi proprietăți, oamenii de știință le descoperă aproape în fiecare an. Dar apa nu devine mai curată în fiecare an, nivelul conținutului de fier crește, așa că este recomandabil să folosiți filtre speciale, de exemplu, dispozitivul de îndepărtare a fierului Atoll RFI-1215ТSE, acest lucru este valabil mai ales pentru cei care locuiesc în afara orașului, unde trebuie să controlezi singur calitatea apei.

Înseși misterele originii vieții pe Pământ au rămas nerezolvate, deși există mai multe teorii, dintre care una comunitate stiintifica considerată a fi singura corectă. Dar nu poate fi confirmat cu o acuratețe de 100%. Și această problemă nu constă în lipsa dovezilor pentru apariția ființelor vii pe planeta noastră, ci în faptul că însuși mecanismul apariției celor mai simple microorganisme în apă nu este încă clar. Deci, involuntar, te vei gândi la Atotputernicul, care a creat viața pe Pământ în doar câteva zile, iar teoria general acceptată a lui Darwin va părea eronată. Dar orice ar fi, vom rămâne cu el teorie oficială predat în școli din întreaga lume. Iar unul dintre punctele sale cheie este opinia conform căreia viața în apă de pe Pământ a luat naștere din cauza razelor solare, care, pătrunzând prin atmosferă, au încălzit suprafața anticului Ocean Mondial. Și soarele a devenit catalizatorul care a servit drept imbold pentru apariția primelor ființe vii de pe planetă.

Oamenii de știință sugerează că oceanele antice au primit o astfel de cantitate razele de soare care s-a încălzit în medie la o temperatură de + 17,4 grade Celsius. Compoziție chimică atmosfera în acelea timpuri preistorice fundamental diferit de azi. Cu toate acestea, el a oferit întotdeauna conditiile necesareîmpiedicând evaporarea apei în spaţiu. Drept urmare, după cum se spune acum, Pământul a experimentat în mod constant un efect de „sară”, datorită căruia, în timpul schimbării zilei și nopții, nu au existat fluctuații semnificative de temperatură pe suprafața planetei. Următoarea condiție, fără de care nu ar exista oameni pe Pământ în special și lumea animală în general, a fost apariția oxigenului în atmosferă, care era prezent și în apă sub formă dizolvată. În plus, dacă majoritatea ființelor vii de pe Pământ constau într-o proporție semnificativă de apă, atunci 90% din aceasta este oxigen, care este, așa cum ar fi, legăturăîntre energia solară și apă. Prin urmare, oxigenul se află în toate țesuturile oamenilor și animalelor și face parte din principalele proteine ​​și aminoacizi ai sângelui, în compoziția scheletului, contribuie la eliminarea produselor de degradare din organism. materie organicăși oferă, de asemenea, respirație. Prin urmare, este sigur să spunem că viața pe a treia planetă de la Soare a apărut datorită unui set unic de circumstanțe și a trei componente principale - energie solara, oxigen și apă, ultimul dintre care a devenit leagănul omenirii. În zilele noastre, din păcate, calitatea apei se deteriorează rapid, dar poți găsi diferite modele echipamente de curățare, cum ar fi

Pământul s-a format probabil acum 4,5-5 miliarde de ani dintr-un nor gigant de praf cosmic. dintre care particule sunt comprimate într-o minge fierbinte. Vaporii de apă au fost eliberați din ea în atmosferă, iar apa a căzut din atmosferă pe Pământul care se răcea încet de-a lungul a milioane de ani sub formă de ploaie. În adâncituri suprafața pământului s-a format oceanul preistoric. În ea, acum aproximativ 3,8 miliarde de ani, s-a născut viața originală.

Există mai multe teorii despre originea vieții pe Pământ. De exemplu, una dintre ipotezele de lungă durată spune că a fost adus pe Pământ din spațiu, dar nu există dovezi concludente în acest sens. În plus, viața pe care o știm este surprinzător de adaptată pentru a exista tocmai în condiţiile pământeşti, prin urmare, dacă a avut originea în afara Pământului, atunci pe o planetă de tip terestru. Majoritatea oamenilor de știință moderni cred că viața își are originea pe Pământ, în mările sale. Dar cum a apărut planeta însăși și cum au apărut mările pe ea?

Există o teorie larg acceptată despre asta. Potrivit ei, Pământul a fost format din nori praf spațial, care conține toate cele cunoscute în natură elemente chimice, care sunt comprimate într-o minge. Vaporii de apă fierbinți au scăpat de pe suprafața acestei mingi înroșite, învăluindu-o într-o acoperire de nori continuă.Vaporii de apă din nori s-au răcit încet și s-au transformat în apă, care a căzut sub formă de ploi continue abundente pe cele încă fierbinți, arzătoare. Pământ. La suprafața sa, s-a transformat din nou în vapori de apă și s-a întors în atmosferă. De-a lungul a milioane de ani, Pământul a pierdut treptat atât de multă căldură încât suprafața sa lichidă a început să se întărească pe măsură ce s-a răcit. Așa s-a format scoarța terestră.

Au trecut milioane de ani, iar temperatura suprafeței Pământului a scăzut și mai mult. Apa pluvială a încetat să se evapore și a început să curgă în bălți uriașe. Astfel a început impactul apei asupra suprafeței pământului. Și apoi, din cauza scăderii temperaturii, a avut loc o adevărată inundație. Apă care s-a evaporat anterior în atmosferă și s-a transformat în ea parte constitutivă, năvălit neîncetat pe Pământ, Cu tunete și fulgere, ploi puternice cădeau din nori. Încetul cu încetul, în cele mai adânci depresiuni ale suprafeței pământului s-a acumulat apă care nu a mai avut timp să se evapore complet. Era atât de mult încât treptat s-a format pe planetă un Ocean preistoric. Fulgerele au tăiat cerul. Dar nimeni nu a văzut-o. Nu exista încă viață pe Pământ. Ploaia continuă a început să spele munții. Apa curgea din ele în râuri zgomotoase și râuri furtunoase. De-a lungul a milioane de ani, curgerile de apă au corodat profund suprafața pământului și în unele locuri au apărut văi. Conținutul de apă din atmosferă a scăzut și s-a acumulat din ce în ce mai mult pe suprafața planetei. Învelișul continuu de nori a devenit mai subțire, până când într-o zi prima rază de soare a atins Pământul. S-a terminat ploaia continuă. Cel mai Oceanul preistoric acoperit de pământ. Din straturile sale superioare, apa s-a spălat o cantitate mare minerale solubile și săruri care au căzut în mare. Apa din ea s-a evaporat continuu, formând nori, iar sărurile s-au depus, iar în timp s-a produs o salinizare treptată a apei de mare. Aparent, în unele condiții care existau în antichitate, s-au format substanțe din care au apărut forme cristaline speciale. Au crescut, ca toate cristalele, și au dat naștere la noi cristale, care și-au atașat tot mai multe substanțe noi. lumina soareluiși, posibil, descărcări electrice foarte puternice au servit ca sursă de energie în acest proces. Poate că primii locuitori ai Pământului s-au născut din astfel de elemente - procariote, organisme fără nucleu format, asemănătoare bacteriilor moderne. Erau anaerobi, adică nu foloseau oxigenul liber pentru respirație, care nu era încă în atmosferă la acea vreme. Au servit ca sursă de hrană compusi organici care au apărut pe Pământul neînsuflețit ca urmare a impactului radiații ultraviolete Soare, fulgere și căldură de la erupțiile vulcanice. Viața exista atunci într-o peliculă bacteriană subțire la fundul rezervoarelor și în locuri umede. Această eră a dezvoltării vieții se numește Archean. Din bacterii, și posibil într-un mod complet independent, au apărut și organisme unicelulare minuscule - cele mai vechi protozoare.

Ele încă formează baza vieții în mări și în rezervoarele de apă dulce. Sunt atât de mici încât pot fi văzute doar cu un microscop. Într-o picătură de apă dintr-un mic iaz sunt mii și mii. Cu aceste organisme unicelulare cele mai simple, a început dezvoltarea întregii vieți animale. La sfârșitul Proterozoicului, următoarea epocă după Archean, acum 1000 - 600 de milioane de ani, exista deja o faună destul de bogată: meduze, polipi, viermi plati, moluște și echinoderme.

Imaginea prezintă creaturi primitive care au trăit cu aproximativ 600 - 570 de milioane de ani în urmă în perioada geologică cambriană, prima perioadă a erei paleozoice. Am devenit conștienți de ele pentru prima dată datorită fosilelor care au fost descoperite de geologi care au studiat munții Cambrian din Marea Britanie. De aici și numele perioadei geologice a istoriei.

Dintre animalele și plantele mai simple care au locuit în mare la sfârșitul Proterozoicului, nu s-au păstrat urme. Se poate doar presupune că acestea erau organisme formate numai din țesuturi moi, care s-au descompunet complet rapid după moarte. Nu existau încă pești reali în Cambrian, dar celenterate, bureți, acum arheociați dispăruți, plate și viermi poliheți, melci, sepie, raci și trilobiți. Aceștia din urmă arătau ca raci de până la 10 cm lungime.Pentru acea vreme, erau adevărați uriași, mai mari decât toate celelalte creaturi. (Nu exista încă viață pe uscat pe atunci.) La sfârșitul Cambrianului, se pare că au apărut deja primele cordate, asemănătoare lanceletelor moderne. În următorul milion de ani, animalele s-au schimbat treptat, iar în următoarea perioadă geologică - Silurian, care a început acum 500 - 400 de milioane de ani, pe lângă numeroși trilobiți de pe fundul mării au apărut noi locuitori - scorpionii de mare.

Organismele unicelulare și meduzele au plutit pasiv în coloana de apă a Mării Siluriene. Și crustaceele și trilobiții, viermii și animalele protejate de scoici, precum bivalvele și melcii, se târau pe fundul mării. Foarte puțini dintre ei puteau înota. Chiar și primele vertebrate, deja asemănătoare în exterior cu peștii, trăiau pe fundul mării. În Silurian în mări și ape proaspete A apărut și „peștele” ciudat – fără fălci și aripioare pereche. Rudele lor, miicina și lamprele, au supraviețuit până în zilele noastre. În perioada Siluriană a apărut deja primul pește adevărat. Acești înotători asemănătoare rechinilor aveau un corp aerodinamic, cu coajă, aripioare și o gură cu o falcă mobilă asemănătoare unui cioc căptușită cu dinți ascuțiți. Cu aproximativ 450 de milioane de ani în urmă, în Silurian, au apărut primele vertebrate - peștii. Corpul unuia dintre cele mai vechi - cephalaspis - era acoperit cu solzi blindați, iar capul era acoperit cu coajă osoasă. Aparent, cephalaspisul era un sărac înotător. De-a lungul a milioane de ani, în aceeași perioadă geologică, s-au dezvoltat două clase mari de pești - cartilaginoși și osoși (peștele plămân, cu aripioare lobe și cu aripioare). Și cartilaginoase, adică având un schelet cartilaginos, includ rechini și raze. În schimb, scheletul peștelui osos este compus parțial sau în întregime din țesut osos. Aproape toți peștii comerciali care ne sunt bine cunoscuți aparțin peștilor cu oase: hering, căptușeală, cod și macrou, crap, știucă și multe altele. În total, astăzi există 20 de mii de specii de pești pe Pământ și locuiesc nu numai în mările, ci și în alte corpuri de apă.

Acum 400 de milioane de ani, Silurianul a fost înlocuit cu Devonianul perioada geologică, care a durat aproximativ 60 de milioane de ani. Apoi au apărut primele plante pe uscat - lichenii, care au crescut țărmurile umede ale rezervoarelor. În timpul Devonianului, din ele au apărut și alte forme, inclusiv prima plante superioare- ferigi si coada-calului. În plus, dacă înainte toate animalele respirau doar oxigen dizolvat în apă, acum unele dintre ele au învățat să-l extragă din aer. Aceste prime animale terestre - milipede, scorpioni și insecte primitive fără aripi, au trăit probabil lângă apă. Strămoșul tuturor vertebratelor terestre a fost un pește cu aripioare lobe, cu aripioare pectorale și ventrale asemănătoare cu labe. Treptat, peștii cu aripioare lobice au dezvoltat adevărate membre superioare și inferioare și, în timp, au apărut amfibieni (amfibieni) și reptilele (reptile).

Cum știm cum arătau animalele antice?

Sunt studiate toate acele schimbări pe care le-a suferit Pământul de la formarea crustei sale geologie istorică. Oamenii de știință determină vârsta straturilor geologice prin fosile - rămășițele animalelor și plantelor antice, deoarece fiecare epocă avea propriii reprezentanți caracteristici ai florei și faunei. Paleontologia este studiul fosilelor. Paleontologii studiază resturile fosile ale organismelor antice și le restaurează aspect animale dispărute. Când organismele vii au murit în Oceanul preistoric, s-au scufundat în fund, unde au fost acoperite cu nămol sau nisip adus de râuri. Milioane de ani, solurile mâloase, împreună cu rămășițele îngropate sub ele, au fost compactate, transformându-se în piatră. Țesuturile moi ale animalelor au fost complet descompuse, dar amprenta a rămas. Coji tari de moluște sau cochilii de crustacee au fost adesea păstrate intacte. Pe parcursul dezvoltare istorica Pământul în mod repetat, fundul mării sub influența forțelor puternice și intestinele topite ale planetei a fost împins la inaltime mareși a devenit parte a pământului. Rămășițele și amprentele animalelor antice intercalate în stâncă sunt găsite de cercetători și sunt folosite pentru studiul proceselor geologice. Straturi stânci pentru oameni de știință - ca paginile unei cărți cu multe desene și trebuie doar să descifrezi corect „textul” pentru a înțelege cum s-a dezvoltat viața pe planetă. Straturi de nisip și nămol cu ​​fosile au fost depuse unul peste altul de milioane de ani. Așa că au fost comprimate: straturile mai vechi sunt mai jos, cele de mai târziu sunt mai înalte. Acumulând informații despre ce straturi sunt dominate de anumite tipuri de fosile, oamenii de știință au învățat să determine ce timp geologic aparțin. După aceea, este deja destul de simplu să se determine vârsta rocii geologice în care au fost găsite din fosilele găsite.

Marele Canion al râului Colorado din statul american Arizona este unul dintre puținele locuri în care s-a păstrat o cronică de piatră uriașă, ușor de citit, a vieții de pe planetă. Aici râul a tăiat prin grosimea rocilor sedimentare - calcar, gresie și șisturi - până la o adâncime de 1800 m. Râul a format un canion, adică o vale adâncă cu pante foarte abrupte și un fund îngust, spălând fundul marea antică. S-a ridicat foarte încet și uniform. Clădirea de munte, care este întotdeauna însoțită de deplasări gigantice și falii de stânci, nu a fost aici. Prin urmare, succesiunea de apariție a rocilor geologice nu s-a schimbat prea mult. După ce am studiat fosilele straturilor unei pante abrupte, se pot urmări toate schimbările care au avut loc cu lumea animală a mării antice de-a lungul a sute de milioane de ani.

Materialul a fost pregătit folosind cartea „Pești” editurii Slovo

Există multe teorii științifice despre originea vieții pe pământ. Cu toate acestea, majoritatea oamenilor de știință moderni cred că viața își are originea într-un mediu cald, deoarece acesta este cel mai favorabil mediu pentru dezvoltarea protozoarelor. organisme celulare.

Teoria „supei primordiale”.

Biologul sovietic Alexander Ivanovici Oparin a creat în 1924 o teorie despre originea vieții pe planeta noastră prin evolutie chimica molecule carbonice. El a inventat termenul de „supă primordială” pentru a se referi la apa cu o concentrație mare de astfel de molecule.

Probabil că „supa primordială” a existat acum 4 miliarde de ani în rezervoarele de mică adâncime ale Pământului. Era format din apă, molecule baze azotate, polipeptide, aminoacizi și nucleotide. „Supa primară” s-a format sub influență radiații cosmice, temperatura ridicataȘi descărcări electrice.

Substanțele organice au apărut din amoniac, hidrogen, metan și apă. Energia pentru formarea lor ar putea fi obținută din descărcări electrice de fulgere (fulger) sau din radiații ultraviolete. A.I. Oparin a sugerat că moleculele filamentoase ale proteinelor rezultate s-ar putea plia și „lipi” unele cu altele.

În laborator, oamenii de știință au reușit să creeze o aparență de „ bulion primar”, în care s-au format cu succes acumulări de proteine. Cu toate acestea, problema reproducerii și dezvoltare ulterioară picături coacervate.

„Mingiile” de proteine ​​au atras molecule de grăsimi și apă. Grăsimile erau localizate pe suprafața formațiunilor de proteine, acoperindu-le cu un strat care semăna vag cu o structură a membranei celulare. Oparin a numit acest proces coacervare, iar acumulările rezultate de proteine ​​- picături coacervate. De-a lungul timpului, picăturile coacervate sunt absorbite din mediu inconjurator toate porțiunile noi de materie, complicându-și treptat structura, până s-au transformat în celule vii primitive.

Originea vieții în izvoarele termale

Apa minerală și mai ales gheizerele fierbinți bogate în sare pot susține cu succes formele de viață primitive. Academicianul Yu.V. Natochin în 2005 a sugerat că mediul pentru formarea de protocelule vii nu a fost oceanul antic, și un rezervor cald cu o predominanță a ionilor K +. ÎN apa de mare Domină ionii de Na+.

Teoria academicianului Natochin este confirmată de analiza conținutului elementelor din celulele vii moderne. În ele, ca și în gheizere, predomină ionii K+.

În 2011, omul de știință japonez Tadashi Sugawara a reușit să creeze celula vieîn apă fierbinte mineralizată. Formațiuni bacteriologice primitive - stromatoliții se formează încă în condiții naturale în gheizerele din Groenlanda și Islanda.

Pământul are două trăsături care au devenit principalele premise pentru apariția vieții. apa in stare lichida servește ca solvent pentru reactii biochimice, iar energia tectonica poate declansa aceste reactii. Despre cum arăta planeta când acest proces tocmai începea, în cartea sa „De la atomi la copac. Introducere în știința modernă a vieții”, spune biologul Serghei Yastrebov. T&P și Illuminator Prize publică un fragment dintr-un capitol despre ipotezele actuale ale oamenilor de știință despre originile evoluției.

Există mai multe ipoteze care descriu mai mult sau mai puțin detaliat primii pași chimici probabili pe calea către viață. Ele diferă în detalii, dar sunt unite în principal. Toate aceste ipoteze sugerează că locurile de origine a vieții nu erau rezervoare deschise, ci microcavități din sol sau sedimente minerale, unde energia era furnizată din izvoare termale sau din vulcani. Inutil să spun că aceasta nu este o știre. De exemplu, celebrul biolog elvețian Carl von Naegeli a scris în secolul al XIX-lea despre originea vieții: „Probabil, acest lucru nu s-a întâmplat în apa deschisași într-un strat umed dintr-un material subțire poros (nisip, argilă), unde forțele moleculare ale solidului, lichidului și corpuri gazoase". Acum această opinie a devenit curentul științific principal. Acolo unde apariția vieții este mai puțin probabilă este în coloana de apă a unui ocean calm, iluminat de soare. Pur și simplu nu există astfel de fluxuri de energie și materie pe care viața în curs de dezvoltare să le poată „șaua” și să le redirecționeze în propriul beneficiu.

Deci, undeva în apa care a înmuiat vecinătatea vulcanilor antici sau a izvoarelor termale, autocatalitice (adică auto-accelerante) reacții chimice, ale căror lanțuri au început curând să se intersecteze din cauza comunului produse intermediareși se închid în cicluri. Principalii participanți la aceste reacții au fost cel mai probabil mici molecule organice, la început chiar cu un carbon. Dar reacțiile nu au fost ușoare. O caracteristică a oricărei reacții autocatalitice, prin definiție, este că produsul său este simultan un catalizator, adică o substanță care accelerează cursul reacției în sine. În condiția unei complexități suficiente a sistemului de reacție (și acesta acest caz observat cu siguranță: au fost mulți reactanți și produși) reacțiile autocatalitice dobândesc proprietatea de autodezvoltare, deoarece Părere: mica schimbare Mecanismul de reacție afectează compoziția produselor sale, a căror modificare, la rândul său, afectează mecanismul - și așa mai departe, pas cu pas. După ceva timp, aminoacizii, carbohidrații simpli au început să fie sintetizați în sistemul de reacții autocatalitice, apoi s-a ajuns la polimeri - la început simpli, apoi mai complexi. În cele din urmă, unii dintre acești polimeri au „învățat” să catalizeze mai întâi sinteza unul altuia (acest lucru este destul de ușor), apoi reproducerea lor înșiși. Cu alte cuvinte, au devenit replicatori. Și odată cu apariția replicatoarelor, mecanismul darwinian se pornește automat selecție naturală, necesar și conditii suficiente pentru care - auto-reproducere, ereditate, variabilitate și competiție pentru substrat. Totul, din acest moment se lansează biologicul.

Nu poate exista nici o îndoială că în aceste prime etape viața era încă practic invizibilă pentru un observator din afară (dacă, desigur, el ar putea exista atunci). Acest lucru este ușor de înțeles dacă te imaginezi ca un călător extraterestru care a ajuns chiar în leagănul vieții pământești. Ce va vedea? Pământ vulcanic cald, turnuri de sedimente poroase pe fundul mării... Și atât. Nimic remarcabil. Fără analiza chimica un astfel de călător nu ar înțelege cu ce se confrunta.

Primii replicatori cu drepturi depline din istoria Pământului au fost cel mai probabil molecule de ARN. Faptul este că dintre toate moleculele active biologic, numai ARN-ul poate îndeplini toate funcțiile vitale simultan. caracteristici importante: și depozitare informații ereditare, și copierea acesteia și catalizarea reacțiilor metabolice. Proteinele și predecesorii lor, peptidele mai simple, nu au avut niciodată astfel de oportunități. Cu toate acestea, primele peptide au apărut cu siguranță în aceeași perioadă cu primele ARN. Acest lucru decurge din considerente pur chimice. Faptul este că sinteza ARN-ului este destul de complicată, dar aminoacizii - și alfa-aminoacizii din care constau de obicei peptidele - se sintetizează destul de ușor din cele mai simple molecule, de exemplu, din monoxid de carbon(CO) și cianura de hidrogen (HC≡N), în condiții aproximativ echivalente cu cele care pot apărea în vecinătatea vulcanilor antici. Prin urmare existența stadiu evolutiv când sistemele autocatalitice ar consta exclusiv din ARN este puțin probabil. Cel mai probabil, evoluția peptidelor și a ARN-ului a fost întotdeauna cuplată, încă de pe vremea predecesorilor lor comuni mult mai simpli. Este posibil ca o sarcină suplimentară (pe lângă autocopiare) a primilor replicatori să fi fost tocmai cataliza sintezei peptidelor care au influențat mediu chimic astfel încât acești replicatori au mai multe șanse de a supraviețui.

Începutul evoluției vieții pe Pământ (înainte de divergența organismelor celulare în arhei și bacterii). Desigur, acesta este un scenariu ipotetic, dar suficient de plauzibil. Momentul în care celulele (sau precursorii lor) își dobândesc propriul mecanism de replicare a ADN-ului nu este specificat în mod intenționat aici, această întrebare este încă deschisă.

Următorul eveniment evolutiv important a fost transferul de informații genetice de la ARN la ADN. Cert este că molecula de ARN este bună pentru toată lumea, dar stabilitatea sa chimică este scăzută și este distrusă destul de ușor. Prin urmare, stocarea informațiilor genetice pe ea pentru o lungă perioadă de timp este o afacere nesigură. Pentru aceasta, se preferă un alt polimer. Au devenit ceva. Dacă primul ARN ar fi putut fi sintetizat spontan în natura neînsuflețită, atunci sinteza ADN-ului este deja cu toată certitudinea o „invenție” a organismelor vii, iar această moleculă a primit încă de la început o singură funcție: de a stoca informații. Ea nu poate face nimic altceva. Singurul avantaj pe care ADN-ul îl are față de ARN este stabilitatea sa chimică ridicată, ceea ce îi permite să fie stocat pentru o perioadă lungă de timp și în mod fiabil. Pentru cineva care deține un „know-how” unic privind sinteza unor proteine ​​utile, acest lucru este cu adevărat valoros.

Astfel a început epoca marii rescrieri a genomurilor de la ARN la ADN.

La începutul acestei ere, pe Pământ trăiau organisme care conțineau ARN, care probabil deja stăpâniseră tehnologia sintezei precise a proteinelor până în acel moment. Cu alte cuvinte, ADN-ul a apărut evolutiv mai târziu decât traducerea. Este posibil ca strategia genetică a primelor organisme care conțin ADN să fie similară cu strategia genetică a retrovirusurilor. ÎN ciclu de viață virusurile de acest tip au o etapă obligatorie de retrotranscripție, adică transcriere inversă transferul de informații genetice de la ARN la ADN. Dar retrovirusurile nu au propriul mecanism de replicare a ADN-ului. Și în organismele celulare, de asemenea, cel mai probabil, nu a existat la început. Mai târziu au apărut enzime sigure de replicare (se numesc ADN polimeraze dependente de ADN). Dar chiar și atunci când au apărut, a făcut posibilă stocarea continuă a informațiilor genetice pe ADN, dacă este necesar, suprascriind imediat de la o moleculă de ADN la alta. Și atunci retrotranscripția nu a mai fost necesară.

Ca urmare, s-a format forma de viață cea mai cunoscută nouă: cu strategia genetică ADN-ARN-proteină.

Să fim sinceri, nu știm exact când. materie vie descompus în celule separate de Mediul extern iar unul de altul prin membrane lipidice închise. Este posibil ca acest lucru să se fi întâmplat înainte ca replicarea ADN-ului să apară și retrotranscripția obligatorie să dispară.

În mod paradoxal, toate celulele vii se reproduc exact prin diviziune. Celula mamă se împarte în două celule fiice, care primesc suficient copii exacte genomul ei. Un lanț de celule care se divid succesiv este un lanț de linii drepte, fără metafore, strămoși și descendenți. Uneori, descendenții aceleiași celule ajung în conditii diferite(sau primesc diferite mutații) și încep să acumuleze diferențe sub influența selecției naturale. Apoi putem observa că linia strămoșilor și descendenților se ramifică.

Prima astfel de ramificare a fost împărțirea tuturor organismelor celulare în arhee și bacterii. S-a întâmplat exact înainte de a exista un mecanism cu drepturi depline pentru replicarea ADN-ului și, cu siguranță, înainte de a exista membranele celulare tip modern. Și asta înseamnă că celulele tipice (din punctul nostru de vedere) sunt înconjurate de membrana lipidicași având o strategie genetică ADN-ARN-proteină, de la bun început a existat sub forma a două ramuri evolutive divergente. Așa s-a născut pomul vieții.