Teória vzniku života na Zemi, ktorú v roku 1924 navrhol vynikajúci ruský vedec, neskôr akademik A.I. Oparin (1894-1980; obr. 78) bol všeobecne známy.

Prvá etapa podľa tejto teórie spočívala vo vytvorení organických látok z anorganických. Skutočnosť tohto štádia experimentálne potvrdili americkí vedci S. Miller(1930-2007) a G. Urey(1893-1981) v roku 1953. Pôsobením elektrických nábojov na látky charakteristické pre ranú atmosféru Zeme získali celú zmes niekoľkých desiatok organických zlúčenín - organických kyselín (vrátane aminokyselín), dusíkatých zásad, sacharidov a iných. Ešte aktívnejšie stimuloval syntézu organických látok z anorganického ultrafialového žiarenia. V dôsledku toho sa Svetový oceán ranej Zeme stal „prapolievkou“, teda roztokom organických látok vo vode. Samotné tieto látky však ešte nie sú životom. Pripomeňme, že jeho chemický základ tvoria biopolyméry – proteíny, nukleové kyseliny, polysacharidy a ich deriváty, ktoré sú zložené z aminokyselín, nukleotidov a monosacharidov. Na to, aby biopolyméry vznikli, sú potrebné procesy náročné na energiu (napríklad za účasti ATP), ako aj DNA, RNA a enzýmy, ktoré sú samy produktmi takéhoto procesu.

Druhé štádium je podľa Oparinovej teórie štádium vzniku života. Ukázal teda, že v roztokoch organických zlúčenín, koacerváty- malé kvapôčky, ohraničené polopriepustnou schránkou - primárna membrána. V koacervátoch sa môžu koncentrovať organické látky, rýchlejšie sú v nich reakcie a metabolizmus s okolím. Môžu sa dokonca deliť ako baktérie. Experimentálne tento predpoklad Oparinu potvrdil americký výskumník S. Fox(1912-1998), ktorý tieto kvapôčky nazval mikrosféry. materiál zo stránky

Tretia etapa podľa Oparina spočívala v tom, že v koacervátoch sa mohol vytvoriť primárny gén nesúci informácie o prvom proteíne. Pravdepodobne vlastnosti dedičnosti a dokonca aj prirodzeného výberu boli týmto kvapôčkovým koacervátom vlastné, pretože prežili prispôsobenejšie a lepšie z nich. V dôsledku tohto výberu si život na Zemi vybral asymetrické organické molekuly aminokyselín a cukrov. Takéto molekuly sa tiež nazývajú chirálne. Sú si navzájom podobné, ako pravá ruka človeka vľavo (obr. 79), to znamená, že sú vzájomnými zrkadlovými obrazmi. Volali ich vpravo a vľavo. Aminokyseliny tvoriace proteíny suchozemských organizmov sú vždy ľavotočivé a sacharidy (ribóza a deoxyribóza), ktoré tvoria nukleové kyseliny, sú vždy pravotočivé. Experimentálne bolo dokázané, že koacerváty-mikroguľôčky z asymetrických biopolymérov rástli rýchlejšie ako symetrické a vytláčali ich. Ako však zdôraznil A. Einstein, skutočnosť, že máme ľavé aminokyseliny a pravé sacharidy, možno vysvetliť len náhodou.

Je ľahké vidieť, že predpoklad o prvých fázach vzniku života na Zemi podľa Oparinovej teórie bol experimentálne dokázaný, ale posledná fáza je hypotetická. V konečnom štádiu vznikla biosyntéza bielkovín - proces, ktorý je charakteristický aj pre tie najprimitívnejšie mikroorganizmy. Jeho mechanizmus sa za celú históriu Zeme nezmenil.

Na tejto stránke sú materiály k témam:

• Príklady nevratných a reverzibilných procesov z rôznych oblastí prírodných vied

• Stručne o Oparinovej správe o vzniku života na zemi

• Ako sú proteíny a polysacharidy organizované z hľadiska asymetrie

• Teória akademika Oparina. krátko

• Stručná správa o teórii oparínu

Otázky k tejto položke:

súhrn ďalších prezentácií

"Problém pôvodu a podstaty života" - Moderné chápanie podstaty živého. Platnosť teórie biogenézy. Pojem panspermia. Vírus má veľmi zložitú vnútornú štruktúru. Hlavná zásluha Oparina. Nová forma stability. Podstata života a problém vzniku života. Substrátový prístup k definícii života. koncepcia pôvodu života. Živé veci sa líšia od neživých vecí svojou bunkovou štruktúrou. Vírusy. Sympóziá o pôvode života.

"Teórie vzniku života" - Oparinova proteín-koacervátová teória. Dôkaz. Panspermia. Teórie vzniku vesmíru a vzniku života. Svet RNA ako predchodca moderného života. Teórie vzniku života. Myšlienka pôvodu sveta. Spontánny život. Teória ustáleného stavu. Teórie vzniku vesmíru. Kreacionizmus. Dátum vzniku vesmíru. biochemická evolúcia.

„Hypotézy vzniku života na Zemi“ – Hypotézy spontánneho generovania života. Kozmický pôvod života. Podstata abiogenézy. Louis Pasteur. Hypotéza kreacionizmu je mimo oblasti vedeckého výskumu. spontánna generácia života. Francesco Redi. Skúsenosti Francesca Rediho. 2 vzájomne sa vylučujúce uhly pohľadu. Stacionárny stav života. biochemická hypotéza. Hypotézy o vzniku života na Zemi. Živé veci môžu pochádzať z neživých vecí. Panspermia hypotéza.

"Najstaršie organizmy na Zemi" - Moderní predstavitelia. Stavba tela trilobitov. Vesmírna teória. V akom období to žijeme? Zrodenie života. Pojem geochronologická tabuľka. Vybavenie. Typ brachiopoda. Vytvoril som si vlastnú teóriu. Hrebeňový zámok. Geologická tabuľka. Koraly. staroveké organizmy. Zoznam dočasných divízií. Formovanie predstáv o podmienkach vzniku života. Podobnosti.

"Ako vznikol život na Zemi" - Teórie vzniku života. Panspermia. Teória biochemickej evolúcie. Prirodzený pôvod života. Kreacionizmus. Život na Zemi. Pojem biogenéza. Zmeny v zemskej atmosfére. L. Spallanzani. Van Helmont. Teória ustáleného stavu. Teória A.I. Oparina. Vitalizmus. L. Pasteur. Skúsenosti S. Millera. Zemská atmosféra. Mikroorganizmy. spontánna generácia života. F. Redi. Pôvod života na Zemi.

"História vzniku života na Zemi" - Materiály. Pôvod života na Zemi. Hypotéza spontánneho generovania. Hypotéza biochemickej evolúcie. Panspermia hypotéza. Veda. Kreacionistická hypotéza. Vznik života. Hypotézy spontánneho generovania a stacionárneho stavu. Hypotéza ustáleného stavu. Vedci.

Prvú vedeckú teóriu o pôvode živých organizmov na Zemi vytvoril sovietsky biochemik A. I. Oparin (nar. 1894). V roku 1924 publikoval diela, v ktorých načrtol myšlienky o tom, ako mohol na Zemi vzniknúť život. Podľa tejto teórie život vznikol v špecifických podmienkach starovekej Zeme a Oparin ho považuje za prirodzený výsledok chemického vývoja zlúčenín uhlíka vo vesmíre.

Podľa Oparina možno proces, ktorý viedol k vzniku života na Zemi, rozdeliť do troch etáp:

1. Vznik organických látok.

2. Tvorba biopolymérov (proteíny, nukleové kyseliny, polysacharidy, lipidy a pod.) z jednoduchších organických látok.

3. Vznik primitívnych samoreprodukujúcich sa organizmov.

Medzi modernými vedcami má najväčší počet priaznivcov teória biochemickej evolúcie. Zem vznikla asi pred piatimi miliardami rokov; Spočiatku bola jej povrchová teplota veľmi vysoká (4000 - 80000C). Ochladzovaním sa vytvoril pevný povrch (zemská kôra – litosféra). Atmosféru, ktorú pôvodne tvorili ľahké plyny (vodík, hélium), nedokázala nedostatočne hustá Zem efektívne zadržať a tieto plyny nahradili ťažšie plyny: vodná para, oxid uhličitý, amoniak a metán. Keď teplota Zeme klesla pod 1000C, vodná para začala kondenzovať a vytvárať svetové oceány. V tomto čase v súlade s myšlienkami A. I. Oparina prebiehala abiogénna syntéza, teda v pôvodných zemských oceánoch nasýtených rôznymi jednoduchými chemickými zlúčeninami, „v primárnej polievke“ pod vplyvom sopečného tepla, výbojov bleskov, intenzívnych ultrafialové žiarenie a ďalšie faktory prostredia začali syntézu zložitejších organických zlúčenín a potom biopolymérov. Vznik organických látok uľahčila absencia živých organizmov – konzumentov organickej hmoty – a hlavného ... oxidačného činidla ... - ... kyslíka. Komplexné molekuly aminokyselín sa náhodne spojili do peptidov, ktoré následne vytvorili pôvodné proteíny. Z týchto proteínov boli syntetizované primárne živé tvory mikroskopickej veľkosti.

Najťažším problémom modernej evolučnej teórie je premena zložitých organických látok na jednoduché živé organizmy. Oparin veril, že rozhodujúcu úlohu pri premene neživého na živé majú bielkoviny. Molekuly proteínov, ktoré priťahujú molekuly vody, zrejme vytvorili koloidné hydrofilné komplexy. Ďalšie vzájomné spájanie takýchto komplexov viedlo k oddeleniu koloidov z vodného prostredia (koacervácia). Na hranici medzi koacervátom (z lat. coacervus - zrazenina, kôpka) a prostredím boli zoradené molekuly lipidov - primitívna bunková membrána. Predpokladá sa, že koloidy by si mohli vymieňať molekuly s okolím (prototyp heterotrofnej výživy) a akumulovať určité látky. Iný typ molekuly poskytoval schopnosť reprodukovať sa.

Systém názorov A. I. Oparina sa nazýval „hypotéza koacervátov“.

Teória bola podložená, až na jeden problém, ktorý na dlhú dobu zatváral oči takmer pred všetkými odborníkmi v oblasti vzniku života. Ak by jednotlivé úspešné konštrukcie proteínových molekúl (napríklad účinné katalyzátory, ktoré poskytujú výhodu tomuto koacervátu pri raste a reprodukcii) vznikli spontánne, pomocou náhodných syntéz bez templátov v koacervátoch, ako by sa dali skopírovať na distribúciu v rámci koacervátu? a ešte viac pre prenos na potomkov koacervátov? Táto teória nedokázala ponúknuť riešenie problému presnej reprodukcie – v rámci koacervátu a po celé generácie – jednotlivých, náhodne sa vyskytujúcich účinných proteínových štruktúr.

Články a publikácie:

Systematické postavenie, životný štýl, vonkajšia a vnútorná stavba tela, rozmnožovanie a vývoj krížového pavúka
Pavúkovec je jedným z najväčších predstaviteľov pavúkovcov. Tieto pavúky sú distribuované po celom svete. Svoje meno dostal podľa charakteristického kríža na zadnej strane tela. Sfarbenie krížového pavúka je často prispôsobené...

Vznik a vývoj evolučných myšlienok
Evolúcia znamená postupný, pravidelný prechod z jedného stavu do druhého. Biologická evolúcia sa chápe ako zmena populácií rastlín a živočíchov v niekoľkých generáciách, riadená prirodzeným výberom. Za mnoho miliónov...

Pľúca
Pľúca sú párový orgán. Nachádzajú sa v hrudnej dutine, na oboch stranách mediastína, v ktorej sa nachádzajú: srdce s veľkými cievami, týmusová žľaza, priedušnica, počiatočné úseky hlavných priedušiek, pažerák, aorta, hrudný kanál , lymfa ...

Na problém vzniku života na Zemi existujú rôzne pohľady. Napríklad podľa Vernadského sa objavil súčasne s formovaním Zeme. Richter veril, že život bol prinesený z vesmíru (koncept panspermie). V súčasnosti sa hypotéza formulovaná sovietskym vedcom akad. A. I. Oparin a anglický vedec J. Haldane. Vychádza z predpokladu postupného vzniku života na Zemi z anorganických látok cez dlhú abiogénnu (nebiologickú) molekulárnu evolúciu. Názory týchto vedcov sú zovšeobecnením dôkazov o vzniku života na Zemi v dôsledku prirodzeného procesu prechodu chemickej formy pohybu hmoty na biologickú (Tvorba jednoduchých organických zlúčenín). Uvažujú o podmienkach, ktoré existovali na planéte pred niekoľkými miliardami rokov: V počiatočných fázach ich histórie Zem predstavovala horúcu planétu. V dôsledku rotácie s postupným znižovaním t sa atómy ťažkých prvkov presúvali do stredu a na povrchu sa sústreďovali atómy ľahkých prvkov (vodík, uhlík, kyslík, dusík), pri ďalšom ochladzovaní planéty sa chemické zlúčeniny objavili sa: metán, oxid uhličitý, amoniak, kyanovodík, kyslík, dusík atď. Fyzické a chem. Sväté ostrovy vody a uhlíka im umožnili vyniknúť a ocitnúť sa v kolíske života. V týchto počiatočných štádiách sa vytvorila primárna atmosféra, ktorá bola redukčného charakteru, po ktorej sa na jej mieste vytvorila druhá atmosféra pozostávajúca z chemicky najaktívnejších plynov. Ďalší pokles teploty viedol k prechodu množstva plynných zlúčenín do kvapalného a pevného skupenstva, t.j. formovanie zemskej kôry. V dôsledku aktívnej sopečnej činnosti sa z vnútorných vrstiev Zeme dostalo na povrch množstvo horúcej hmoty obsahujúcej uhlík. Dostal sa do oceánu a vytvoril uhľovodíkové zlúčeniny. Takže najjednoduchšie organické zlúčeniny sa nahromadili na povrchu a nakoniec, pod vplyvom syntézy, energie Slnka, vytvorili primárny vývar, v ktorom mohol vzniknúť život.

Pôvod života. Teória panspermie. Teória večnosti života.

Existuje niekoľko hypotéz, ktoré vysvetľujú vznik života na Zemi rôznymi spôsobmi: 1. Kreacionizmus – božské stvorenie živých vecí; 2. koncepcia viacnásobného spontánneho generovania života z neživej hmoty (jej zástancom bol Aristoteles, ktorý veril, že život môže vzniknúť aj v dôsledku rozkladu pôdy); 3. koncepcia vzniku života ako výsledku procesov, ktoré podliehajú fyz. a chem. zákony; 4. pojem stacionárny stav, podľa ktorého je život podstatné meno. navždy; 5. pojem panspermia – mimozemský pôvod života. Osobitné miesto v prírodných vedách je venované posledným dvom. Podľa hypotéza panspermie , život sa prináša z vesmíru buď vo forme spór mikroorganizmov, alebo zámerným „osídlením“ planéty inteligentnými mimozemšťanmi z iných svetov. Neexistujú na to žiadne priame dôkazy. A samotná teória panspermie neponúka žiadny mechanizmus na vysvetlenie primárnej. vznik života a prenáša problém na iné miesto vo vesmíre. Liebig veril, že atmosféry nebeských telies, ako aj rotujúce kozmické hmloviny, možno považovať za odveké úložiská živej formy, za večné plantáže organickej hmoty. mikróbov, odkiaľ je život rozptýlený v podobe týchto mikróbov vo Vesmíre. V roku 1865 nemecký lekár G. Richter predložil hypotézu kozmozoánov (kozmických zárodkov), podľa ktorej je život večný a zárodky, ktoré obývajú svetový priestor, sa môžu prenášať z jednej planéty na druhú. Jeho hypotézu podporili mnohí významní vedci. Podobne uvažovali Kelvin, Helmholtz a ďalší.Na začiatku nášho storočia prišiel Arrhenius s myšlienkou rádiopanspermie. Opísal, ako z planét obývaných inými bytosťami odchádzajú do svetového priestoru častice hmoty, prachové zrnká a živé spóry mikroorganizmov. Svoju životaschopnosť si udržiavajú lietaním v priestore Vesmíru vďaka ľahkému tlaku. Akonáhle je na planéte s vhodnými podmienkami pre život, tieto spory na nej začínajú nový život. Na ospravedlnenie panspermie sa zvyčajne používajú jaskynné maľby pripomínajúce živé organizmy alebo vzhľad UFO. Podporovatelia teórie večnosti života (de Chardin a ďalší) sa domnievajú, že na stále existujúcej Zemi boli niektoré druhy nútené vyhynúť alebo dramaticky zmeniť svoj počet na určitých miestach planéty v dôsledku zmien vonkajších podmienok. Jasná koncepcia tejto cesty nebola vyvinutá, pretože v paleontologickom zázname Zeme existujú určité medzery a nejasnosti. Podľa Chardina sa v momente vzniku vesmíru Boh spojil s hmotou a dal jej vektor vývoja. To. vidíme, že tento koncept úzko spolupracuje s kreacionizmom.

Je známe, že vedecké časopisy sa snažia neakceptovať na publikovanie články venované problémom, ktoré upútajú pozornosť každého, no nemajú jednoznačné riešenie – seriózna publikácia z fyziky nezverejní projekt perpetum mobile. Touto témou bol vznik života na Zemi. Otázka pôvodu živej prírody, vzhľadu človeka znepokojuje mysliacich ľudí už mnoho tisícročí a jednoznačnú odpoveď si pre seba našli len kreacionisti, zástancovia božského pôvodu všetkých vecí, no táto teória nie je vedecká ako napr. neoveriteľné.

Pohľady staroveku

Staroveké čínske a indické rukopisy hovoria o vzhľade živých bytostí z vody a hnijúcich pozostatkov, o zrode obojživelných tvorov v bahnitých nánosoch veľkých riek, píše sa v staroegyptských hieroglyfoch a klinovom písme starovekého Babylonu. Mudrcom dávnej minulosti boli jasné hypotézy o vzniku života na Zemi prostredníctvom spontánneho generovania.

Starovekí filozofi tiež uvádzali príklady vzhľadu zvierat z neživej hmoty, ale ich teoretické zdôvodnenia boli iného charakteru: materialistické a idealistické. Demokritos (460-370 pred Kr.) našiel dôvod vzniku života v špeciálnej interakcii najmenších, večných a nedeliteľných častíc – atómov. Platón (428-347 pred Kr.) a Aristoteles (384-322 pred Kr.) vysvetlili vznik života na Zemi zázračným účinkom vyššieho princípu, ktorý vštepuje dušu do predmetov prírody, na neživú hmotu.

Myšlienka existencie akejsi „životnej sily“, ktorá prispieva k vzniku živých bytostí, sa ukázala ako veľmi vytrvalá. Formoval názory na vznik života na Zemi u mnohých vedcov, ktorí žili v stredoveku a neskôr až do konca 19. storočia.

Teória spontánnej generácie

Anthony van Leeuwenhoek (1632-1723) s vynálezom mikroskopu urobil z najmenších mikroorganizmov, ktoré objavil, hlavný predmet sporu medzi vedcami, ktorí zdieľali dve hlavné teórie pôvodu života na Zemi - biogenézu a abiogenézu. Prvý veril, že všetko živé môže byť produktom iba živých vecí, druhý veril, že je možná spontánna tvorba organickej hmoty v roztokoch umiestnených za špeciálnych podmienok. Podstata tohto sporu sa doteraz nezmenila.

Pokusy niektorých prírodovedcov dokázali možnosť samovoľného vzniku najjednoduchších mikroorganizmov, zástancovia biogenézy takúto možnosť úplne popierali. Louis Pasteur (1822-1895) prísne vedeckými metódami, vysokou správnosťou svojich experimentov dokázal absenciu mýtickej životnej sily, ktorá sa prenáša vzduchom a vytvára živé baktérie. Vo svojich prácach však pripúšťal možnosť spontánneho generovania v niektorých špeciálnych podmienkach, ktoré museli vedci budúcich generácií zistiť.

Evolučná teória

Diela veľkého Charlesa Darwina (1809-1882) otriasli základmi mnohých prírodných vied. Vznik obrovského množstva biologických druhov od jedného spoločného predka, ktorého hlásal, opäť urobil zo vzniku života na Zemi najdôležitejšiu otázku vedy. Teória prirodzeného výberu mala spočiatku problém nájsť svojich priaznivcov a teraz je vystavená kritickým útokom, ktoré vyzerajú celkom rozumne, no je to darwinizmus, ktorý je základom moderných prírodných vied.

Po Darwinovi biológia nemohla uvažovať o vzniku života na Zemi z rovnakých pozícií. O pravdivosti evolučnej cesty vývoja organizmov boli presvedčení vedci z mnohých odvetví biologickej vedy. Hoci sa moderné názory na spoločného predka, ktoré Darwin umiestnil na základňu Stromu života, v mnohých ohľadoch zmenili, pravdivosť všeobecného konceptu je neotrasiteľná.

Teória ustáleného stavu

Laboratórne vyvrátenie spontánnej spontánnej tvorby baktérií a iných mikroorganizmov, uvedomenie si komplexnej biochemickej štruktúry bunky spolu s myšlienkami darwinizmu mali osobitný vplyv na vznik alternatívnych verzií teórie o vzniku života na Zem. V roku 1880 jeden z nových rozsudkov navrhol William Preyer (1841-1897). Veril, že nie je potrebné hovoriť o zrode života na našej planéte, pretože existuje večne a ako taký nemá začiatok, je nemenný a neustále pripravený na znovuzrodenie v akýchkoľvek vhodných podmienkach.

Myšlienky Preyera a jeho nasledovníkov majú len čisto historický a filozofický význam, pretože v budúcnosti astronómovia a fyzici vypočítali podmienky konečnej existencie planetárnych systémov, stanovili konštantnú, ale stabilnú expanziu vesmíru, t.j. večný alebo stály.

Túžba považovať svet za jedinú globálnu živú entitu odrážala názory veľkého vedca a filozofa z Ruska - Vladimíra Ivanoviča Vernadského (1863-1945), ktorý mal tiež vlastnú predstavu o pôvode života na Zemi. Vychádzal z chápania života ako integrálnej charakteristiky Vesmíru, kozmu. O geologickej večnosti života podľa Vernadského hovoril fakt, že veda nedokázala nájsť vrstvy, ktoré by neobsahovali stopy organických látok. Jedným zo spôsobov, ako sa život objavil na mladej planéte, Vernadsky nazval svoje kontakty s vesmírnymi objektmi - kométami, asteroidmi a meteoritmi. Tu sa jeho teória spája s ďalšou verziou, ktorá vysvetľovala vznik života na Zemi metódou panspermie.

Kolískou života je vesmír

Panspermia (gr. - "zmes semien", "semená všade") považuje život za základnú vlastnosť hmoty a nevysvetľuje spôsoby jeho vzniku, ale priestor nazýva zdrojom životných zárodkov, ktoré dopadajú na nebeské telesá s podmienkami vhodnými pre ich „klíčenie“.

Prvú zmienku o základných pojmoch panspermia nájdeme v spisoch starogréckeho filozofa Anaxagorasa (500 – 428 pred Kristom), v 18. storočí o nej hovoril francúzsky diplomat a geológ Benoit de Maillet (1656 – 1738). Tieto myšlienky oživili Svante August Arrhenius (1859-1927), Lord Kelvin William Thomson (1824-1907) a Hermann von Helmholtz (1821-1894).

Štúdium krutého vplyvu kozmického žiarenia na živé organizmy a teplotných podmienok medziplanetárneho priestoru spôsobilo, že takéto hypotézy o pôvode života na Zemi neboli príliš relevantné, ale so začiatkom vesmírneho veku sa zvýšil záujem o panspermiu.

V roku 1973 navrhol nositeľ Nobelovej ceny Francis Crick (1916-2004) mimozemskú produkciu molekulárnych živých systémov a ich vstup na Zem pomocou meteoritov a komét. Zároveň odhadol šance na abiogenézu na našej planéte ako veľmi nízke. Významný vedec nepovažoval vznik a vývoj života na Zemi metódou samoskladania vysokoúrovňovej organickej hmoty za realitu.

Fosilizované biologické štruktúry sa našli v meteoritoch po celej planéte, podobné stopy sa našli vo vzorkách pôdy prinesených z Mesiaca a Marsu. Na druhej strane sa uskutočňujú početné experimenty so spracovaním bioštruktúr vplyvmi, ktoré sú možné, keď sú vo vesmíre a keď prechádzajú atmosférou podobnou zemskej.

Dôležitý experiment sa uskutočnil v roku 2006 v rámci misie Deep Impact. Na kométu Tempel vrazila špeciálna sonda-impaktor, uvoľnená automatickým zariadením. Analýza kometárne látky, ktorá sa uvoľnila v dôsledku nárazu, ukázala prítomnosť vody a rôznych organických zlúčenín v nej.

Záver: Od svojho vzniku sa teória panspermie výrazne zmenila. Moderná veda iným spôsobom interpretuje tie primárne prvky života, ktoré by mohli byť na našu mladú planétu dodané vesmírnymi objektmi. Výskumy a experimenty dokazujú životaschopnosť živých buniek v podmienkach medziplanetárneho cestovania. To všetko robí myšlienku mimozemského pôvodu pozemského života relevantnou. Hlavnými konceptmi pôvodu života na Zemi sú teórie, v ktorých je panspermia zahrnutá buď ako hlavná súčasť, alebo ako spôsob dodávania komponentov na Zem na vytvorenie živej hmoty.

Oparin-Haldaneova teória biochemickej evolúcie

Myšlienka spontánneho vytvárania živých organizmov z anorganických látok zostávala vždy takmer jedinou alternatívou kreacionizmu a v roku 1924 vyšla 70-stranová monografia, ktorá dávala tejto myšlienke silu dobre rozvinutej a podloženej teórie. Toto dielo sa volalo "Pôvod života", jeho autorom bol ruský vedec - Alexander Ivanovič Oparin (1894-1980). V roku 1929, keď Oparinove diela ešte neboli preložené do angličtiny, vyjadril podobné predstavy o pôvode života na Zemi aj anglický biológ John Haldane (1860-1936).

Oparin navrhol, že ak sa primitívna atmosféra mladej planéty Zem zmenšuje (to znamená, že neobsahuje žiadny kyslík), silný výbuch energie (napríklad blesk alebo ultrafialové žiarenie) by mohol podporiť syntézu organických zlúčenín z anorganickej hmoty. V budúcnosti by takéto molekuly mohli vytvárať zrazeniny a zhluky - koacervátové kvapky, čo sú protoorganizmy, okolo ktorých sa tvoria vodné košele - základy membránového obalu, dochádza k stratifikácii, vytváraniu rozdielu náboja, čo znamená, že pohyb je začiatok metabolizmu, základy metabolizmu atď. Koacerváty boli považované za základ pre naštartovanie evolučných procesov, ktoré viedli k vytvoreniu prvých foriem života.

Haldane predstavil koncept "prapolievky" - počiatočného pozemského oceánu, ktorý sa stal obrovským chemickým laboratóriom napojeným na silný zdroj energie - slnečné svetlo. Kombinácia oxidu uhličitého, amoniaku a ultrafialového žiarenia viedla ku koncentrovanej populácii organických monomérov a polymérov. Následne sa takéto formácie spojili s objavením sa lipidovej membrány okolo nich a ich vývoj viedol k vytvoreniu živej bunky.

Hlavné fázy vzniku života na Zemi (podľa Oparin-Haldane)

Podľa teórie o vzniku vesmíru z množstva energie došlo k Veľkému tresku asi pred 14 miliardami rokov a asi pred 4,6 miliardami rokov bolo dokončené vytvorenie planét slnečnej sústavy.

Mladá Zem, postupne ochladzujúca, získala pevnú škrupinu, okolo ktorej prebiehala tvorba atmosféry. Primárna atmosféra obsahovala vodnú paru a plyny, ktoré neskôr slúžili ako suroviny pre organickú syntézu: oxid uhoľnatý a oxid uhoľnatý, sírovodík, metán, amoniak a zlúčeniny kyanidu.

Bombardovanie vesmírnymi telesami obsahujúcimi zamrznutú vodu a kondenzácia vodnej pary v atmosfére viedli k vytvoreniu Svetového oceánu, v ktorom sa rozpúšťali rôzne chemické zlúčeniny. Silné búrky sprevádzali vznik atmosféry, cez ktorú prenikalo silné ultrafialové žiarenie. Za takýchto podmienok prebiehala syntéza aminokyselín, cukrov a iných jednoduchých organických látok.

Na konci prvej miliardy rokov existencie Zeme sa vo vode začal proces polymerizácie najjednoduchších monomérov na proteíny (polypeptidy) a nukleové kyseliny (polynukleotidy). Začali vytvárať prebiologické zlúčeniny - koacerváty (so základmi jadra, metabolizmu a membrány).

3,5-3 miliardy rokov pred naším letopočtom - štádium tvorby protobiontov so samorozmnožovaním, regulovaným metabolizmom, membránou s premenlivou permeabilitou.

3 miliardy rokov pred naším letopočtom e. - vznik bunkových organizmov, nukleových kyselín, primárnych baktérií, začiatok biologickej evolúcie.

Experimentálny dôkaz hypotézy Oparin-Haldane

Mnohí vedci kladne hodnotili základné koncepty vzniku života na Zemi na základe abiogenézy, hoci od samého začiatku nachádzali v Oparin-Haldane teórii úzke miesta a nezrovnalosti. V rôznych krajinách sa začali práce na vykonávaní testovacích štúdií hypotézy, z ktorých najznámejší je klasický experiment, ktorý v roku 1953 uskutočnili americkí vedci Stanley Miller (1930-2007) a Harold Urey (1893-1981).

Podstatou experimentu bolo simulovať v laboratóriu podmienky ranej Zeme, v ktorých mohla prebiehať syntéza najjednoduchších organických zlúčenín. Zmes plynov cirkulujúca v prístroji mala podobné zloženie ako primárna zemská atmosféra. Dizajn zariadenia poskytoval imitáciu sopečnej činnosti a elektrické výboje prechádzajúce cez zmes vytvárali efekt blesku.

Po týždni cirkulácie zmesi systémom bol zaznamenaný prechod desatiny uhlíka na organické zlúčeniny, našli sa aminokyseliny, cukry, lipidy a zlúčeniny predchádzajúce aminokyselinám. Opakované a modifikované experimenty plne potvrdili možnosť abiogenézy v simulovaných podmienkach ranej Zeme. V nasledujúcich rokoch sa opakovali experimenty v iných laboratóriách. Do zloženia plynnej zmesi sa pridal sírovodík ako možná zložka sopečného výronu a urobili sa ďalšie nedrastické zmeny. Vo väčšine prípadov bol experiment v syntéze organických zlúčenín úspešný, aj keď pokusy ísť ďalej a získať zložitejšie prvky blížiace sa zloženiu živej bunky boli neúspešné.

Svet RNA

Koncom 20. storočia sa mnohým vedcom, ktorí sa nikdy neprestali zaujímať o problém pôvodu života na Zemi, ukázalo, že pri všetkej harmónii teoretických konštrukcií a jednoznačnom experimentálnom potvrdení má Oparin-Haldanova teória samozrejmé , možno neprekonateľné nedostatky. Hlavným z nich bola nemožnosť vysvetliť výskyt vlastností definujúcich pre živý organizmus u protobiontov - znásobiť sa so zachovaním dedičných vlastností. S objavom genetických bunkových štruktúr, s určením funkcie a štruktúry DNA, s rozvojom mikrobiológie sa objavil nový kandidát na úlohu prvotnej životnej molekuly.

Stala sa z nich molekula ribonukleovej kyseliny – RNA. Táto makromolekula, ktorá je súčasťou všetkých živých buniek, je reťazec nukleotidov - najjednoduchších organických väzieb, pozostávajúcich z atómov dusíka, monosacharidu - ribózy a fosfátovej skupiny. Práve sekvencia nukleotidov je kódom pre dedičnú informáciu a napríklad vo vírusoch hrá RNA úlohu, ktorú hrá DNA v zložitých bunkových štruktúrach.

Okrem toho vedci objavili jedinečnú schopnosť niektorých molekúl RNA lámať iné reťazce alebo lepiť jednotlivé prvky RNA a niektoré zohrávajú úlohu autokatalyzátorov – teda prispievajú k rýchlej samoreprodukcii. Relatívne malá veľkosť makromolekuly RNA a jej zjednodušená, oproti DNA, štruktúra (do jedného vlákna) urobili z kyseliny ribonukleovej hlavného kandidáta na úlohu hlavného prvku prebiologických systémov.

Konečnú novú teóriu o pôvode živej hmoty na planéte sformuloval v roku 1986 Walter Gilbert (nar. 1932), americký fyzik, mikrobiológ a biochemik. Nie všetci odborníci súhlasili s týmto názorom na vznik života na Zemi. Stručne nazývaná „svet RNA“, teória štruktúry prebiologického sveta našej planéty nedokáže odpovedať na jednoduchú otázku, ako sa objavila prvá molekula RNA s požadovanými vlastnosťami, aj keď v nej bolo obrovské množstvo „stavebného materiálu“. forma nukleotidov atď.

svet PAH

Odpoveď sa pokúsil nájsť Simon Nicholas Platts v máji 2004 a v roku 2006 skupina vedcov pod vedením Pascala Ehrenfreunda. Polyaromatické uhľovodíky boli navrhnuté ako východiskový materiál pre RNA s katalytickými vlastnosťami.

Svet PAU bol založený na vysokom zastúpení týchto zlúčenín vo viditeľnom priestore (pravdepodobne sa vyskytovali v „prapolievke“ mladej Zeme) a na vlastnostiach ich prstencovej štruktúry, ktorá prispieva k rýchlemu spojeniu s dusíkatými látkami. bázy – kľúčové zložky RNA. Teória PAH opäť hovorí o aktuálnosti niektorých ustanovení panspermie.

Jedinečný život na jedinečnej planéte

Kým vedci nebudú mať možnosť vrátiť sa o 3 miliardy rokov späť, záhada vzniku života na našej planéte nebude odhalená – k tomuto záveru prichádzajú mnohí z tých, ktorí sa týmto problémom zaoberali. Hlavné koncepty vzniku života na Zemi sú: teória abiogenézy a teória panspermie. Môžu sa pretínať mnohými spôsobmi, ale s najväčšou pravdepodobnosťou nebudú schopní odpovedať: ako sa prekvapivo presne vyvážený systém Zeme a jej satelitu, Mesiaca, objavil v obrovskom kozme, ako na ňom vznikol život ...