Moderna idéer om livets ursprung. Framväxten av livet på jorden (kortfattat)

Om vi analyserar alla data som forskare har kunnat skaffa under olika studier blir det uppenbart att livet på jorden är ett otroligt otroligt faktum. Chanserna för sitt utseende i vårt universum är försumbar. Alla stadier av livets framväxt innehöll möjligheten till en alternativ utveckling av händelser, varigenom världen skulle ha förblev ett kallt utrymme avgrund utan en aning, inte bara det mänskliga sinne, utan även den minsta mikroben. Creationists förklara en sådan otrolig händelse genom gudomlig intervention. Guds existens kan emellertid inte bevisas eller bestridas, och moderna idéer om livets ursprung, liksom all vetenskap som helhet, är baserade på experimentella data och teoretiska utvecklingar som kan ifrågasättas eller bekräftas.

vitalism

Människokunskap upplever evolution, något som liknar de viktigaste punkterna med den process som beskrivs av Darwin. Teorierna genomgår ett naturligt urval och de starkaste överleva, som har lyckats klara av motargument eller anpassa sig för att anpassa sig till dem. Hypoteser av livets ursprung har också gått långt, varav slutförandet har inte ens framkommit, eftersom nya fakta öppnas dagligen som tvingar att korrigera redan etablerade synpunkter.

En viktig milstolpe på denna väg var vitalism - teorin om den ständiga spontana generationen av livet. Enligt hennes bestämmelser uppträdde möss i gamla trasor, maskar - i förfallna rester av mat. Vitalism dominerade vetenskapen till experimenten av Louis Pasteur 1860, när han visade omöjligheten av spontan generation av levande organismer. Resultaten gav upphov till paradoxala händelser: de förstärkte tron i den gudomliga början och tvångsforskare att söka bevis på vad de nyligen hade åsidosatt. Vetenskapen försökte förklara att livets oberoende ursprung ägde rum, men under lång tid och det skedde i etapper och tog miljontals år.

Carbon Synthesis

Situationen verkade hopplös tills det ögonblick då, år 1864, A.M. Butlerov gjorde inte en viktig upptäckt. Han lyckades få organiskt material (kol) från oorganiskt (i hans experiment var det formaldehyd). De erhållna uppgifterna förstörde en imponerande vägg, som skilde de levande organismerna och världen av död materia fram till idag. Efter ett tag kunde forskare få andra versioner av organiska från oorganiska ämnen. Från och med detta började moderna idéer om livets ursprung. De absorberade data inte bara av biologi utan också av kosmologi och fysik.

Konsekvenserna av Big Bang

Teorier om livets ursprung täcker en enorm period: de första förutsättningarna för framtida bildande av organismer är fortfarande i de tidiga stadierna av universums födelse. Moderna fysiken räknar världens existens från Big Bang, när nästan allting kom ut ur ingenting. I det snabbt växande och kylande universum bildades atomer och molekyler först, sedan började de förena och bildade stjärnorna i den första generationen. De blev platsen för bildandet av de flesta element som idag är kända för vetenskapen. Nya atomer fyllde rymden efter explosionerna av stjärnor och blev grunden för nästa generation av objekt, inklusive vår Sun. Moderna data tyder på att de första organiska föreningarna kan förekomma i protoplanetära moln som omger nya stjärnor. Av dessa bildades snart och planeter. Det visar sig att de första etapperna av livets ursprung på jorden passerade innan den bildades.

Autokatalytiska cykler

De processer som ägde rum på den blå planet i sin "barndom" stöddes av ämnen som utgör sin underjordiska jord och kommer från yttre rymden som meteoriter. Hypoteser av livets framväxt som en av de viktiga grundvalarna för organisk materia på jorden kallas katalysatorer av kemiska reaktioner, som är fångade här med fragmenten av dessa "nykomlingar". De ledde till att de snabbaste processerna började spela en överväldigande roll i bildandet av nya ämnen på planeten.

Nästa steg är autokatalytiska cykler. I sådana processer bildas ämnen som bidrar till en ökning av reaktionshastigheten, liksom förnyande substrat, de element som interagerar. Cykeln sålunda stängd: Processer själva accelererad och själva "kokt mat", det vill säga ämnen som reagerade igen, katalyserar sig och omformar substratet och så vidare.

tvivel

Samtida idéer om framväxten av livet under lång tid innehöll motstridiga åsikter. Stoppet är problemet med kyckling och ägg. Vad som uppstod först: proteiner som utför alla processer i cellen, eller DNA, som bestämmer strukturen hos dessa proteiner, lagrar all ärftlig information. Det första är nödvändigt för organismen, eftersom de bidrar till systemets självunderhåll, utan vilket liv är omöjligt. DNA innehåller en rekord av cellens struktur, vilken också bestämmer livskraften. Forskarnas åsikter var delade och svaret på frågan var inte förrän det blev känt att virusen inte är DNA, men RNA, den tredje klassen av organiska föreningar, som vanligtvis tilldelades teorin om livets framkomst enbart en sekundär roll.

RNA-världen

Gradvis började ackumulera fakta och i 80-åren av förra seklet fanns data som gjorde tanken på de inledande stadierna av bildandet av levande materia. Ribozymer, RNA-molekyler, som har förmåga hos proteiner, i synnerhet katalysatorreaktioner, har hittats. De första formerna av liv kan således uppstå utan deltagande av proteiner och DNA. I dem utfördes funktionen av lagring av information, liksom allt internt arbete, av RNA. Livet på jorden kom nu från proto-organismer, vilka är autokatalytiska cykler, som består av självreplikerande ribozymer. Teorin heter "RNA-World."

koacervaten

Idag är det svårt att föreställa sig livet för den perioden, eftersom det inte hade en viktig egenskap - skalet eller gränsen. Det var faktiskt en lösning innehållande autokatalytiska cykler från RNA. Problemet med bristen på gränser som är nödvändig för korrekt flöde av processer, löstes på improviserade sätt. Proto-organismer hittade skydd nära mineralerna av zeoliter, som hade en gitterstruktur. Deras yta kunde katalysera bildandet av RNA-kedjor och ge dem en viss konfiguration.

Vidare - mer: på platsen visas coacervates eller vatten-lipid droppar. Hypoteser av livets ursprung, både nyligen och i modern tid, bygger i stor utsträckning på AIs teori. Oparin, som studerade egenskaperna hos sådana formationer. Coacervates är droppar lösning insläppt i fett från lipider. Deras membran kännetecknas av selektiv permeabilitet och förmågan att metabolisera. Några av dem var uppenbarligen kombinerade med kedjor av självreproducerande RNA, inklusive de som katalyserade syntesen av lipider själva. Således uppstod nya livsformer som hade övervunnit vägen från förorganisationsnivån till rätt organismnivå. Möjligheten för sådana formationer bekräftades ganska nyligen: forskare har experimentellt bekräftat förmågan hos RNA i kombination med kalciumjoner att fästa vid lipidmembran och reglera deras permeabilitet.

Kompetenta assistenter

Livets ursprung i nästa steg var processen att förbättra de organismer som bildades. RNA har förvärvat förmågan att katalysera syntesen av aminosyrapolymerer, i början ganska enkel. Krypningen av justeringen av den nya mekanismen har blivit förmågan att syntetisera proteiner. Utseende formationer var flera gånger mer effektiva vid hantering av biologiska processer än ribozymer.

Ursprungligen beställdes inte syntesen av peptider. Processen ägde rum "så hemskt", vilket ledde till att leda sekvensen av aminosyror i de nya kedjorna. Över tiden etablerades korrekt kopiering, eftersom det var det som bidrog till att stabilisera hela systemet. Så det fanns en genetisk kod som låter dig syntetisera vissa proteiner med nödvändiga funktioner.

perfektion

Skärpningen av förmågan att syntetisera de nödvändiga proteinerna passerade gradvis. Det första steget var utseendet på en speciell typ av RNA som kunde kombinera aminosyror. Nästa fas åtföljdes av konstruktionen av processen för bildning av peptidmolekyler med användning av baser byggda i en viss ordning. Sekvensen sattes av RNA-mallen. Genom att matcha "instruktioner" för informativ RNA och element i framtida proteiner har en ny typ av RNA, kallad transport, tagits upp. Liksom information är det fortfarande viktiga delar av syntesen av peptider.

DNA

Kompliceringen av organismer fortsatte med att förbättra sätten att lagra information. Det antas att initialt DNA var en av faserna i livscykeln för RNA-kolonierna. Den hade en mer stabil struktur. Dess grad av skydd av information var en storleksordning högre, och efter ganska lång tid blev DNA därför huvudförvaret för den genetiska koden.

En av egenskaperna hos den nya utbildningen, som samtidigt inte får sätta DNA i spetsen för teorin om livets ursprung, är oförmågan att agera aktivt. Det blev ett slags betalning för informationsbutikens avancerade funktioner. Allt "arbetet" förblev protein och RNA.

symbios

Moderna idéer om livets ursprung framgår inte som en förfader som är stängd och inhägnad från resten av kroppen. Forskare är mer benägna att stödja antagandet att i de första stadierna fanns det mikroskopiska likheter mellan celler som utför olika funktioner. En sådan symbios är inte svår att träffas i naturen idag. Det enklaste exemplet är cyano-bakteriemattor, som samtidigt är ett samvälde av mikroorganismer och ett enda helt levande väsen.

Framväxten av livet på jordbiologin vid det nuvarande utvecklingsstadiet ser en process som inte kännetecknas av ständig kamp och konkurrens, utan snarare av den ständigt växande sammanhållningen av vissa olika strukturer som i sin tur ledde till uppkomsten av en levande cell, som vi föreställer oss det idag.

generalisering

Sammanfattningsvis är det möjligt att kortfattat lista alla stadier av livsformation som framträder inom ramen för moderna teorier som den mest sannolika versionen av uppkomsten och utvecklingen av organismer på jorden:

1. Bildning av primära organiska föreningar i protoplanetiska moln.

2. Den gradvisa framväxten av reaktioner som har förmåga att självaccelerera och autokatalytiska cykler.

3. Utseendet av autokatalytiska cykler bestående av RNA.

4. Union av RNA och lipidmembran.

5. Förvärv av RNA-förmåga att syntetisera protein.

6. Framväxten av DNA och dess godkännande som huvudförvaret för information.

7. Bildandet av de första unicellulära organismerna på basis av symbios.

Att förstå de processer som ledde till framväxten av livet är fortfarande ofullkomliga. Forskarna har många frågor. Det är inte känt exakt hur RNA föddes, många mellanfaser är bara teoretiska. Men varje dag läggs nya experiment, fakta och hypoteser kontrolleras. Det är säkert att säga att vårt århundrade kommer att ge världen många fler upptäckter relaterade till den förhistoriska eran.