Így néztek ki az első élő szervezetek. A kémiai evolúció szakasza

Földön élni - honnan származunk? Verziókban nincs hiány - a tisztán tudományostól a fantasztikusig. Az emberiség évezredek óta keresi a választ erre a kérdésre. A híres orosz biofizikus, Vsevolod Tverdislov megpróbált válaszolni erre a Sirius oktatási központban tartott előadás során. Elmagyarázta, hogy miért csak egyetlen élőlény él a Földön, mi a közös a nyálkapenészben és a tokiói vasutakban, és hogyan kell idegeneket keresni. Beszédének fő téziseit a "Lenta.ru" nyújtja.

Három kérdés

A felvilágosult emberiség tudományában csak három kérdés van: hogyan jelent meg az Univerzum, hogyan keletkezett benne az élet, és hogyan tanultak meg az élők gondolkodni. Hogy így legyen értelme globális témák, nagy léptékben kell gondolkodni, nem egyetlen konkrét tudomány keretein belül.

Sok folyamat magyarázható olyan fogalom használatával, mint "az aktív média önszerveződése". Az aktív környezet energetikailag és információszerűen ötvözi a térben és időben zajló heterogén folyamatokat. Az olyan látszólag különböző jelenségeket, mint a tűz sztyeppei tűzben való terjedése, a pletykák és fertőzések terjedése, a valuták vagy a nyelvek, ugyanúgy magyarázzák, ha a biofizika szempontjából tekintjük őket.

A biofizika a biológia egyik ága, amely az élő természet létezésének fizikai vonatkozásait tanulmányozza minden szinten, a molekuláktól és sejtektől a bioszféra egészéig, valamint a különböző szervezeti szintű biológiai rendszerekben lejátszódó fizikai folyamatok tudományát. és a különböző fizikai tényezők hatása a biológiai tárgyakra. A biofizika célja, hogy feltárja az összefüggéseket az élő tárgyak szerveződését megalapozó fizikai mechanizmusok között, és biológiai jellemzők létfontosságú funkcióikat.

Más szóval, az önszerveződés mechanizmusai a fizikai-kémiai, biológiai, ökológiai és társadalmi rendszerekben általános szempontból tekinthetők. Az aktív média önszerveződésének megértésével modelleket lehet létrehozni, amelyek leírják az olyan látszólag eltérő folyamatokat, mint a lézeres működés, a véralvadás, a kémiai reakciók, a szívverés vagy az egyéves gyűrűk megjelenése a fán.

Még Arisztotelész is azt állította: "A filozófiában helyes, ha még az egymástól távol lévő dolgokban is figyelembe vesszük a hasonlóságokat." A modern tudomány abból fakad, hogy ez az állítás nemcsak a filozófiára igaz.

Helyi mi

Hány élőlény van a Földön? Az egyik: a bioszféra. Ez az egyetlen önellátó organizmus, a lába alatt a periódusos rendszer, felülről leesik, vagyis a fény kvantumai. Nos, a Föld körülményeit természetesen figyelembe kell venni.

Az aktív környezet ugyanazon elvek szerint önszerveződik, méretétől függetlenül. Példaként tekintsük át, hogyan terjed egy nyálkaforma egy tölgyfa kérgén. A legegyszerűbb organizmus, egy fél milliméter méretű sejt, egy darab nyálka, amely olyan nagyra nőhet, hogy akár egy méternyi fát is lefed.

A tudósok egy kísérletet végeztek az alapján földrajzi térkép Tokió és környéke. Az iszappenész körül, amely a jelek szerint a japán főváros helyén található, élelmiszereket terítenek azokon a helyeken, ahol a Tokióval szomszédos városok találhatók. A nyálka penész elkezdett mozogni az étel felé, csatornákat fektetett hozzá - "utak". Amikor a kutatók összehasonlították az alany mozgásmintáját és valódi térkép Japán közlekedési artériák, egybeestek. Minden aktív környezet önszerveződik, és ugyanazon törvényeknek engedelmeskedik.

Az önszerveződés minden földi élet alapja. Fontos figyelembe venni, hogy ezt az önszerveződést elsősorban a fizikai törvények határozzák meg - még a biológiában is, bár az emberek hozzászoktak ahhoz, hogy a biológiát kémiai vegyületeken keresztül értelmezzék. Ha az öröklődésről van szó, emlékeznek a DNS -re. Amikor biológiai eszközökről beszélünk, fehérjékre és enzimekre gondolnak. Ha hall a sejtmembránról, akkor a lipidmembránok jutnak eszünkbe.

Ennek eredményeképpen még a csillagászok is, amikor életet keresnek az univerzumban, az aminosavakhoz hasonló szénvegyületek vezetik. Ha van valami, ami hasonlít a nukleinsavakra, akkor feltételezés születik az ottani életformák létezéséről. De egyáltalán nem nyilvánvaló, hogy a Földön kívül ugyanaz a DNS lesz, mint itt.

Hogyan zajlik a természetes szelekció a Földön? A természet bizonyos savakat előnyben részesít, másokat elutasít, nem azért, mert szereti vagy nem szereti őket. És még az aminosavakat sem választják ki - a természet a különböző fizikai formák közül választja a hatékonyság elveit: a leghatékonyabb nyer. Ez azt jelenti földönkívüli civilizációk nem azon a DNS -en kell keresztül nézni, amelyből mi emberek vagyunk, hanem az energiafogyasztás fizikai formáin.

Ez az alapja a Dyson -szféra koncepciójának, amelyet Freeman Dyson amerikai asztrofizikus fejlesztett ki. Az ötletet egyébként Olaf Stapledon sci -fi író "A csillagok teremtője" című könyvéből kölcsönözte. Hogyan javasolta az idegen intelligencia keresését? Szükség van az űrben egy vékony, nagy sugarú gömbhéj létrehozására, amely összehasonlítható a bolygópályák sugarával, közepén egy csillaggal. Feltételezik, hogy egy fejlett idegen civilizáció a gömb segítségével felhasználhatja a csillag energiáját, vagy megoldhatja az élettér problémáját. Az idegeneket energiaingadozások fogják észlelni.

Eddig egyetlen, még a legprimitívebb vegyületet sem találtak a Földön kívül, amelyet bolygónkon nem tudtak szintetizálni. Mindent, amit az űrben felfedeznek, maga a Föld állítja elő. Más szóval, nincs bizonyíték arra, hogy az élet kívülről került a Földre. Ez megcáfolja a panspermia hipotézist, amely feltételezi, hogy az élet embrióját (például a mikroorganizmusok spóráit) bolygónkra az űrből hoztuk, mondjuk egy meteorit által.

Ha öt aminosav érkezik egy meteoritra, akkor is sejteket kell készítenie belőlük. Képzelje el, hogy hegedűje, dobja és fagottja van, de puszta tény, hogy ezek a hangszerek megvannak, nem jelenti azt, hogy van zenekar. Ez az élet eredetének fő titka. Ezt a zenekart senki sem hozta a Földre. Az űrben található összes vegyületet a Földön is előállítják - villámlás és természetes katalizátorok segítségével.

Kerülje az egyensúlyt

Gyakran hallani azt a kifejezést, hogy „ez az organizmus egyensúlyban van környezet". A fizikus ezt a kifejezést egyértelműen értelmezi: "ez az organizmus meghalt". Te és én alapvetően nem vagyunk egyensúlyban, és távol vagyunk a termodinamikai egyensúlytól, és ha a környezethez való viszonyunkról beszélünk, akkor termodinamikai, energia- és anyagi egyensúlyban vagyunk. Lehet álló vagy nem stacionárius, de nem egyensúlyi. Egyensúlyunk csak a templomkertben lehet.

Az élet lényege a kémiai és elektromos potenciálok, koncentrációk stb. Közötti különbségek kölcsönhatása. Kémiai folyamat csak egyenlőtlenség és egyensúlyhiány esetén játszódhat le. A biofizikus szemszögéből az energetikai élet parabola. A legalacsonyabb ponton az élet megfagy, bizonyos értelemben nincs ott. Az aktív közeg önszerveződési folyamata akkor kezdődik, amikor az egyensúly véget ér, és a rendszer eltávolodik tőle.

Ha két, azonos elektromos potenciállal rendelkező rendszert veszünk - akármilyen nagyszerű is -, akkor a töltések nem mozoghatnak. Szükségünk van aszimmetriára. Ez a folyamatok elindításának fő feltétele. A fizika hajtja a kémiai folyamatokat. A modern rendszerbiológia és biofizika erre épül. És most az egyik legígéretesebb terület a tudomány, amely egyrészt magában foglalja a biofizikát, másrészt a szinergetikát.

Szinergetika vagy elmélet komplex rendszerek- a tudomány interdiszciplináris iránya, amely a jelenségek és folyamatok általános mintáit tanulmányozza bonyolult egyensúlyi rendszerekben (fizikai, kémiai, biológiai, ökológiai, társadalmi és egyéb), az önszerveződési elvük alapján. A szinergetika interdiszciplináris megközelítés, mivel az önszerveződési folyamatokat irányító elvek a rendszerek jellegétől függetlenül azonosnak tűnnek, és egy általános matematikai apparátusnak alkalmasnak kell lennie ezek leírására.

A híres francia fizikus, Nobel -díjas Pierre Curie elmondta, hogy a természetet a szimmetria megsértése vezérli, maga a mozgás lényegében a szimmetria torzulása, mert a szimmetria statikus.

Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a természet gyakran nem engedelmeskedik annak, amit a fizikusok hagyományosan "törvénynek" neveznek. Például Hooke törvénye egy olyan állítás, amely szerint a rugalmas testben fellépő deformáció egyenesen arányos a rá ható erővel. De ez a törvény nem vonatkozik a nagy alakváltozásokra - lehetetlen nyújtani a rugót, például 10 kilométert. Ez azt jelenti, hogy nem minden fizikai törvény a természet törvénye. Meg kell érteni az arányosságot lineáris függőségek... Itt nyilvánvalóvá válik, hogy az egyensúlytól távol lévő rendszerek sima szakaszokon haladhatnak át, és az úgynevezett bifurkációs pontokba - azaz kettéágazásokba - eshetnek.

Nagyon gyakran (különösen a politikusok) azt mondják, hogy a fejlődésnek az evolúció, nem pedig a forradalom útját kell követnie. De az evolúció, beleértve a biológiai is, a zökkenőmentes fejlődés után elágazáson megy keresztül, és nagyon nehéz megjósolni, hogy mi lesz a bifurkációs pont átlépése után. Az előrejelzés pontossága nagyjából megegyezik az előrejelzőkkel. A százszázalékos véletlen valószínűsége valószínűtlen, hiszen még maga a természet sem tudja, hogyan fog viselkedni a bifurkációs pont átlépése után.

A lehető leegyszerűsítve azt mondhatjuk, hogy a földi élet két összekapcsolt alrendszerből - a bioszférából és az emberi "gazdaságból" álló rendszer. Mindegyik hierarchikusan szervezett aktív környezet, egyikük sem létezhet önmagában.

Ebbe az irányba fejlődik most az élet tudománya-az anyag és az információ áramlásának és a térbeli-időbeli önszerveződés közötti kapcsolat keresésében. Például, miért úsznak halak gyakran a nagy iskolákban? Ily módon csökkentik a vízállóságot minden egyes mozgó hal esetében. De hirtelen megjelenik egy cápa, és az iskola szétesik. Funkcionális, de szimmetriaváltás is. És ha a történteket biofizikus szemszögéből nézzük, akkor ez kettéágazás.

Az új áttörés küszöbén

A 20. század elejére szinte minden klasszikus alaptudomány befejeződött. Földrajzi felfedezések történtek, a csillagászok leírták az összes legközelebbi csillagképet és a Naprendszer felépítését, a geológusok mindent felfedeztek, a fizika és a kémia befejeződött, Maxwell egyenleteit írták, az elektromágnesességet megértették, az elméleti mechanikát elsajátították, van egy periódusos rendszer, az emberek megértik a szerves vegyületek működését. Úgy tűnt, minden ismert - nem volt hova továbblépni.

És hirtelen áttörés: megjelenik a kvantummechanika, megjelenik a relativitáselmélet, megjelenik a kvantummechanika a kémiában, és új erőteljes impulzust ad neki. A 20. század közepére a klasszikus tudományokban hatalmas számú ág alakult ki: szilárdtestfizika, nagy molekulatömegű vegyületek fizikája, térfizika stb. A tudományok hatalmas számú alkalmazott területen szóródtak szét. Vlagyimir Ivanovics Vernadszkij, a híres orosz és szovjet természettudós ezt írta: „A 20. századi tudományos ismeretek gyarapodása gyorsan elmossa a határokat az egyes tudományok között. Egyre inkább nem a tudományokra, hanem a problémákra szakosodunk. "

Ennek köszönhetően hatalmas ugrás történt a civilizációban, hatalmas áttörés. De az emberiség, örülve az erős kezdetnek, nagyon ügyetlenül töltötte a 20. század második felét és a 21. század elejét. A tudományok alkalmazott irányai nem adtak a világnak lényegében újat, folyamatosan megújítják a már régi elképzelések héját. Például az atomerőművek sokkal megbízhatóbbak lettek, de működésük elve az 1950 -es évek óta nem változott. A modulok egyre vékonyabbak, mondjuk, hogy modernebbek, de működésük elvei változatlanok.

Egy új civilizációs áttöréshez elérkezett az idő, hogy ne az alkalmazott tudományterületekre, hanem az alapvető területekre összpontosítsunk annak érdekében, hogy új áttörést kapjunk a világnak, amelyet azután az alkalmazott területeket további száz évig kihasználnak.

A tudományok új kombinációja zajlik. A fizika elkezdte összekötni két szélső szárnyát, ötvözve a legkisebb és legnagyobb, vagyis az elemi részecskék és az Univerzum fogalmát. A tudósok szorosan foglalkoznak az ősrobbanás elméletével. Ugyanezek a folyamatok folynak a biológiában is. A kutatók megerősítik a nagy (bioszféra) és a kicsi (genom) tudását.

Egyébként az a képtelenség, hogy megtanítsuk látni a világ egészét, a modern oktatás egyik gyenge pontja: a diákok és a diákok sok olyan szétszórt információt kapnak, amelyek külön -külön léteznek a tudatban, anélkül, hogy egyetlen tudássá válnának . A gyakran használt „klip -gondolkodás” kifejezés a lehető legjobban írja le ezt a helyzetet.

Mit ad a tudományok egyesítése? Hamarosan megtudjuk, és talán meglepődünk. Híres angol író Arthur Clarke, az úgynevezett "nagy három sci-fi író" egyike, akinek befolyása nem korlátozódott az irodalom kereteire, "A jövő jellemzői" című könyvében (1962) megfogalmazta "Clark törvényeit", és az első ez olvasható: tapasztalat szerint a tudós azt mondja, hogy a tudományban valami lehetséges, szinte biztosan igaza van. Ha azt mondja, hogy valami lehetetlen, akkor szinte biztosan téved. "

A földi élet eredete az egyik legnehezebb és egyben releváns és érdeklődés Kérdezzen a modern természettudományban.

A Föld valószínűleg 4,5-5 milliárd évvel ezelőtt keletkezett egy óriási kozmikus porfelhőből. amelynek részecskéit forró golyóvá préselték össze. Vízgőz távozott belőle a légkörbe, és a víz a légkörből esett a lassan lehűlő Földre több millió év alatt, esők formájában. A földfelszín mélyedéseiben egy őskori óceán keletkezett. Ebben körülbelül 3,8 milliárd évvel ezelőtt született meg az eredeti élet.

Az élet megjelenése a Földön

Hogyan jött létre maga a bolygó, és hogyan jelentek meg rajta a tengerek? Van egy széles körben elfogadott elmélet ezzel kapcsolatban. Ennek megfelelően a Föld a kozmikus por felhőiből alakult ki, amelyek a természetben ismert összes kémiai elemet tartalmazzák, és golyóvá préselik. Ennek a vörös forró gömbnek a felszínéről forró vízgőz távozott, és folyamatos felhőtakaróba burkolta. A felhőkben lévő vízgőz lassan lehűlt és vízzé változott, amely bőséges folyamatos esőzések formájában esett a még mindig forró, lángolóra. Föld. Felületén ismét vízgőzzé változott, és visszatért a légkörbe. A Föld több millió év alatt fokozatosan annyi hőt vesztett, hogy folyékony felülete lehűlve elkezdett megkeményedni. Így alakult ki a földkéreg.

Évek milliói teltek el, és a Föld felszínének hőmérséklete még tovább csökkent. A csapadékvíz abbahagyta az elpárolgást, és hatalmas tócsákba kezdett elfolyni. Így kezdődött a víz hatása a föld felszínére. És akkor a hőmérséklet csökkenése miatt igazi árvíz volt. A víz, amely korábban a légkörbe párolgott és alkotórészévé változott, folyamatosan rohant a Földre, mennydörgéssel és villámlással, erős záporok hullottak a felhőkből.

Lassan víz gyűlt össze a föld felszínének legmélyebb mélyedéseiben, amelyeknek már nem volt ideje teljesen elpárologni. Annyi volt belőle, hogy fokozatosan egy őskori óceán keletkezett a bolygón. Villám csapott az égre. De senki sem látta. A Földön még nem volt élet. A folyamatos felhőszakadás elkezdte erodálni a hegyeket. Zajos patakokban és viharos folyókban folyt a víz belőlük. Több millió év alatt a vízáramok mélyen korrodálták a föld felszínét, és helyenként völgyek jelentek meg. A légkör víztartalma csökkent, és egyre több víz halmozódott fel a bolygó felszínén.

A folyamatos felhőtakaró egyre vékonyabb lett, míg egy napon az első napsugár megérintette a Földet. Véget ért a szüntelen eső. A szárazföld nagy részét az őskori óceán fedte. Felső rétegeiből a víz hatalmas mennyiségű oldható ásványi anyagot és sót mosott ki, amelyek a tengerbe estek. A belőle származó víz folyamatosan elpárolog, felhőket képez, és a sók leülepednek, és idővel fokozatosan sósodik a tengervíz. Nyilvánvaló, hogy bizonyos körülmények között, amelyek az ókorban léteztek, olyan anyagok keletkeztek, amelyekből különleges kristályos formák keletkeztek. Nőttek, mint minden kristály, és új kristályokat hoztak létre, amelyek új anyagokat adtak magukhoz.

A napfény és az esetlegesen nagyon erős elektromos kisülések energiaforrásként szolgáltak ebben a folyamatban. Talán a Föld első lakói ilyen elemekből születtek - prokarióták, kialakult mag nélküli organizmusok, hasonlóak a modern baktériumokhoz. Anaerobok voltak, vagyis nem használtak szabad oxigént a légzéshez, ami akkor még nem volt a légkörben. A táplálék forrása számukra a szervetlen vegyületek voltak, amelyek a Nap életének ultraibolya sugárzásának, a villámcsapásoknak és a vulkánkitörések során keletkező hőnek köszönhetően keletkeztek a még élettelen Földön.

Ekkor az élet vékony baktériumfilmben létezett a tározók alján és párás helyeken. Az élet fejlődésének ezt a korszakát Archeannak hívják. A baktériumokból, és esetleg teljesen független módon, apró egysejtű élőlények keletkeztek - a legrégebbi protozoonok.

Hogyan nézett ki az ősföld?

Gyors előrehaladás 4 milliárd évvel ezelőtt. A légkör nem tartalmaz szabad oxigént, csak az oxidok összetételében található meg. Szinte semmi hang, kivéve a szél fütyülését, a lávával kitörő víz sziszegését és a meteoritok Földre hatását. Se növények, se állatok, se baktériumok. Talán így nézett ki a Föld, amikor megjelent rajta az élet? Bár ez a probléma sok kutatót aggaszt, a véleményük ebben a kérdésben nagyban eltér. Az akkori földi állapotokat kőzetek bizonyíthatták, de a földtani folyamatok és a földkéreg mozgása következtében régen megsemmisültek.

Elméletek a földi élet eredetéről

Ebben a cikkben röviden megvitatjuk az élet eredetére vonatkozó számos hipotézist, amelyek tükrözik a modern tudományos elképzeléseket. Stanley Miller, az élet keletkezésének problémájának jól ismert szakértője szerint az élet eredetéről és evolúciójának kezdetéről beszélhetünk attól a pillanattól kezdve, amikor a szerves molekulák önszerveződnek olyan szerkezetekké, amelyek képesek reprodukálni maguk. De ez más kérdéseket vet fel: hogyan jöttek létre ezek a molekulák; miért tudtak önismétlődni és összeállni azokba a struktúrákba, amelyekből élő szervezetek születtek; milyen feltételek kellenek ehhez?

Számos elmélet létezik a földi élet eredetéről. Például az egyik régóta fennálló hipotézis szerint az űrből hozták a Földre, de erre nincs meggyőző bizonyíték. Ezenkívül az általunk ismert élet meglepően pontosan a földi körülmények között való létezéshez igazodik, ezért ha a Földön kívül keletkezett, akkor egy földi típusú bolygón. A legtöbb modern tudós úgy véli, hogy az élet a Földön, annak tengereiben keletkezett.

Biogenezis elmélet

Az élet eredetére vonatkozó tanok kialakításában lényeges helyet foglal el a biogenezis elmélete - az élőlények csak az élőlényekből származnak. De sokan tarthatatlannak tartják, mivel alapvetően szembeállítja az élőket az élettelenekkel, és megerősíti az élet örökkévalóságának a tudomány által elutasított elképzelését. Az abiogenezis - az élőlények élőlényekből való származásának gondolata - az élet keletkezésének modern elméletének kezdeti hipotézise. 1924-ben, az ismert biokémikus, A. I. Oparin azt javasolta, hogy ha a földi légkörben hatalmas elektromos kisülések keletkeznek, amelyek 4-4,5 milliárd évvel ezelőtt ammóniából, metánból, szén-dioxidból és vízgőzből álltak, akkor a legegyszerűbb szerves vegyületek keletkezhetnek. az élet megjelenése. Oparin akadémikus jóslata valóra vált. 1955 -ben S. Miller amerikai kutató, elektromos töltéseket gázok és gőzök keverékén átengedve, a legegyszerűbb zsírsavakat, karbamidot, ecetsavat és hangyasavat, valamint számos aminosavat kapott. Így a 20. század közepén a fehérjeszerű és más szerves anyagok abiogenikus szintézisét kísérletileg olyan körülmények között végezték el, amelyek reprodukálják a primitív Föld körülményeit.

Panspermia elmélet

A panspermia elmélete a szerves vegyületek, mikroorganizmus spórák egyik űrtestből a másikba történő átvitelének lehetősége. De egyáltalán nem ad választ arra a kérdésre, hogyan keletkezett az élet az Univerzumban? Szükség van az élet eredetének alátámasztására az Univerzum azon pontján, amelynek kora az ősrobbanás elmélete szerint 12-14 milliárd évre korlátozódik. Addig nem is volt elemi részecskék... És ha nincsenek magok és elektronok, nincsenek vegyi anyagok. Aztán néhány percen belül protonok, neutronok, elektronok jelentek meg, és az anyag belépett az evolúció útjába.

Ennek az elméletnek az alátámasztására több UFO -észlelést, rakétákhoz és "űrhajósokhoz" hasonló tárgyak sziklafestményeit, valamint az idegenekkel való állítólagos találkozásokról szóló jelentéseket használnak. A meteoritok és üstökösök anyagainak tanulmányozása során sok "élő prekurzort" találtak bennük - olyan anyagokat, mint a cianogének, a ciánsav és a szerves vegyületek, amelyek a csupasz Földre hulló "magok" szerepét játszhatták.

Ennek a hipotézisnek a támogatói voltak a Nobel -díjas F. Crick, L. Orgel. F. Crick két közvetett bizonyítékon alapult: a genetikai kód egyetemességén: a molibdén minden élőlényének normális anyagcseréjének szükségességén, ami ma rendkívül ritka a bolygón.

Az élet eredete a Földön lehetetlen meteoritok és üstökösök nélkül

A Texas Tech Egyetem kutatója, miután összegyűjtötte a hatalmas mennyiségű információt, elméletet terjesztett elő arról, hogyan alakulhatott ki élet a Földön. A tudós biztos abban, hogy bolygónk legegyszerűbb életének korai formáinak megjelenése lehetetlen lett volna a rá eső üstökösök és meteoritok részvétele nélkül. A kutató az Amerikai Geológiai Társaság 125. éves találkozóján osztotta meg munkáját október 31 -én, Denverben, Coloradóban.

A munka szerzője, a Texas Tech Egyetem (TTU) földtudományi professzora és az egyetem paleontológiai múzeumának kurátora, Sankar Chatterjee elmondta, hogy erre a következtetésre jutott, miután elemezte bolygónk korai geológiai történetére vonatkozó információkat, és összehasonlította ezt. adatok a kémiai evolúció különféle elméleteivel.

A szakértő úgy véli, hogy ez a megközelítés lehetővé teszi bolygónk történetének egyik legrejtettebb és nem teljesen megértett időszakának megmagyarázását. Sok geológus szerint a kozmikus "bombázások" nagy része, amelyben üstökösök és meteoritok vettek részt, körülbelül 4 milliárd évvel ezelőtt történt. Chatterjee úgy véli, hogy a legkorábbi élet a Földön a meteoritok és üstökösök bukása által hátrahagyott kráterekben képződött. És nagy valószínűséggel ez a „Késő nehéz bombázás” idején történt (3,8–4,1 milliárd évvel ezelőtt), amikor a kis űrobjektumok ütközése bolygónkkal drámaian megnövekedett. Abban az időben több ezer üstökös esett el egyszerre. Érdekes módon ezt az elméletet közvetve alátámasztja a nizzai modell. Eszerint az az üstökösök és meteoritok valós száma, amelyeknek ekkor a Földre kellett volna esniük, megfelel a Holdon lévő kráterek valós számának, ami viszont egyfajta pajzs volt bolygónk számára, és nem tette lehetővé a végtelen bombázást hogy elpusztítsa.

Egyes tudósok azt sugallják, hogy ennek a bombázásnak az eredménye az élet gyarmatosítása a Föld óceánjaiban. Ugyanakkor több, ezzel a témával foglalkozó tanulmány is jelzi, hogy bolygónk több vízkészlettel rendelkezik, mint kellett volna. Ezt a többletet pedig az üstökösöknek tulajdonítják, amelyek a feltehetően egy fényévnyire lévő Oort-felhőből repültek hozzánk.

Chatterjee rámutat arra, hogy az ütközések következtében keletkezett krátereket maguk az üstökösök olvadt vízzel, valamint a szükséges vegyi anyagokkal töltötték fel építőkockák szükséges a legegyszerűbb élőlények kialakulásához. Ugyanakkor a tudós úgy véli, hogy azok a helyek, ahol még egy ilyen bombázó élet után sem jelent meg, egyszerűen alkalmatlannak bizonyultak erre.

„Amikor a Föld körülbelül 4,5 milliárd évvel ezelőtt létrejött, teljesen alkalmatlan volt az élő szervezetek megjelenésére. Valódi forrásban lévő vulkánok, mérgező forró gáz és folyamatosan hulló meteoritok üstje volt ” - írja a tudósra hivatkozva az AstroBiology online magazin.

"És egymilliárd év elteltével csendes és békés bolygó lett, hatalmas vízkészletekben gazdag, és a mikrobiális élet különböző képviselői - minden élőlény őse - lakják."

A földi élet agyagból származhatott

A Cornell Egyetemen dolgozó Dan Luo által vezetett tudósok egy hipotézist állítottak fel, miszerint a közönséges agyag koncentrátor lehet az ősi biomolekulákhoz.

Kezdetben a kutatók nem foglalkoztak az élet eredetével - a sejtmentes fehérjeszintézis rendszerek hatékonyságának növelésének módját keresték. Ahelyett, hogy hagyták volna, hogy a DNS és a kiszolgáló fehérjék szabadon lebegjenek a reakciókeverékben, a tudósok megpróbálták hidrogélrészecskékké hajtani őket. Ez a hidrogél, mint egy szivacs, felszívta a reakcióelegyet, felszívta a szükséges molekulákat, és ennek eredményeként az összes szükséges komponens kis térfogatban csapdába esett - ugyanúgy, mint egy sejtben.

A tanulmány szerzői ezután megpróbálták használni az agyagot olcsó hidrogél helyettesítőként. Az agyagrészecskék hasonlónak bizonyultak a hidrogél részecskékhez, és egyfajta mikroreaktorokká váltak a kölcsönhatásban lévő biomolekulák számára.

Miután megkapták az ilyen eredményeket, a tudósok nem tudtak emlékezni az élet eredetének problémájára. Az agyagrészecskék, mivel képesek felvenni a biomolekulákat, valójában a legelső bioreaktorok lehetnek a legelső biomolekulák számára, még mielőtt membránokat szereztek volna. Ezt a hipotézist alátámasztja az a tény is, hogy a szilikátok és más ásványok kőzetekből történő kimosása agyagképződéssel kezdődött, geológiai becslések szerint, közvetlenül azelőtt, hogy a biológusok szerint a legősibb biomolekulák kezdtek egyesülni protocellákká.

Vízben, pontosabban oldatban kevés történhet, mert az oldatban zajló folyamatok teljesen kaotikusak, és minden vegyület nagyon instabil. Az agyagot a modern tudomány - pontosabban az agyagásványok részecskéinek felületét - mátrixnak tekinti, amelyen primer polimerek képződhetnek. De ez is csak egy a sok hipotézis közül, amelyek mindegyikének megvan a maga erőssége és gyengesége. De ahhoz, hogy az élet eredetét teljes skálán modellezhessük, valóban Istennek kell lenned. Bár Nyugaton ma már vannak cikkek a "Designing a Cell" vagy a "Modelling a Cell" névvel. Például az egyik utolsó Nobel -díjas, James Shostak most aktívan próbál hatékony sejtmodelleket létrehozni, amelyek önmagukban szaporodnak, saját fajtájukat reprodukálva.

A spontán (spontán) generáció elmélete

Az élet spontán eredetének elmélete elterjedt volt az ókori világban - Babilon, Kína, Az ókori Egyiptomés Ókori Görögország(Ezt az elméletet különösen Arisztotelész tartotta be).

Tudósok Az ókori világbólés a középkori Európa úgy vélte, hogy az élőlények folyamatosan keletkeznek az élettelen anyagból: férgek - sárból, békák - sárból, szentjánosbogarak - reggeli harmatból stb. Tehát a 17. századi híres holland tudós. Van Helmont tudományos értekezésében meglehetősen komolyan leírta azt a kísérletet, amelyben 3 hét alatt egereket kapott egy bezárt sötét szekrényben közvetlenül egy piszkos ingből és egy marék búzából. Francesco Redi (1688) olasz tudós először úgy döntött, hogy egy széles körben elterjedt elméletet kísérleti tesztnek vet alá. Több darab húst helyezett edényekbe, és néhányat muszlinnal borított be. Nyílt edényekben fehér férgek - légylárvák - jelentek meg a rothadó hús felszínén. A muslinnal borított edényekben a legyek lárvái hiányoztak. Így F. Redi be tudta bizonyítani, hogy a légylárvák nem a rothadó húsból, hanem a legyek által a felületére rakott tojásokból jelennek meg.

1765 -ben a híres olasz tudós és orvos Lazzaro Spalanzani lezárt üvegpalackokban hús- és zöldségleveseket főzött. A lezárt lombikokban lévő húslevesek nem romlottak. Arra a következtetésre jutott, hogy a magas hőmérséklet megölt minden élőlényt, ami a húsleves romlását okozhatja. F. Redi és L. Spalanzani kísérletei azonban nem győztek meg mindenkit. A tudósok -vitalisták (lat. Vita - élet) azt hitték, hogy az élőlények spontán generációja nem forralt húslevesben fordul elő, mivel egy különleges „ életerő”, Amely nem tud behatolni a lezárt edénybe, mivel a levegőben szállítják.

A spontán életképződés lehetőségével kapcsolatos viták fokozódtak a mikroorganizmusok felfedezése kapcsán. Ha az összetett élőlények nem tudnak spontán módon keletkezni, akkor lehet, hogy mikroorganizmusokról van szó?

E tekintetben 1859 -ben a Francia Akadémia bejelentette, hogy díjat ítél oda annak, aki végül eldönti az élet spontán generálódásának lehetőségének vagy lehetetlenségének kérdését. Ezt a díjat 1862 -ben a híres francia kémikus és mikrobiológus, Louis Pasteur vehette át. Spalanzanihoz hasonlóan tápláló húslevest főzött bele üveg lombik, de a lombik nem közönséges volt, hanem 5 alakú cső alakú nyakkal. A levegő és így az "életerő" is behatolhat a lombikba, de a por és vele együtt a levegőben lévő mikroorganizmusok az 5 alakú cső alsó könyökében letelepedtek, és a lombikban lévő húsleves steril maradt ( 2.1.1. Ábra). Amint azonban a lombik torkát eltörték, vagy az 5 alakú cső alsó térdét steril húslevessel leöblítették, a húsleves gyorsan zavarossá vált - mikroorganizmusok jelentek meg benne.

Így Louis Pasteur munkáinak köszönhetően a spontán generáció elméletét tarthatatlannak ismerték el, és megalapították a tudományos világban a biogenezis elméletét, amelynek rövid megfogalmazása "minden élőlény az élőlényekből".

Ha azonban az emberi fejlődés történelmileg előre látható időszakában minden élő szervezet csak más élő szervezetből származik, természetesen felmerül a kérdés: mikor és hogyan jelentek meg az első élő szervezetek a Földön?

A teremtés elmélete

A kreacionizmus elmélete azt feltételezi, hogy minden élő szervezetet (vagy csak a legegyszerűbb formáit) egy bizonyos időszakban valamilyen természetfeletti lény (istenség, abszolút ötlet, szuperintelligencia, szupercivilizáció stb.) Hozta létre ("építette"). Nyilvánvaló, hogy ezt az ókori álláspontot a világ vezető vallásának, különösen a keresztény vallásnak a követői ragaszkodtak.

A kreacionizmus elmélete ma is meglehetősen elterjedt, nemcsak vallási, hanem tudományos körökben is. Általában a biokémiai és biológiai evolúció legösszetettebb, jelenleg megoldatlan kérdéseinek magyarázatára szolgál, amelyek a fehérjék és nukleinsavak megjelenésével, a köztük lévő kölcsönhatás mechanizmusának kialakulásával, az egyes komplex organellák vagy szervek (pl. mint a riboszóma, a szem vagy az agy). Az időszakos "teremtés" cselekményei azt is megmagyarázzák, hogy nincsenek egyértelmű átmeneti kapcsolatok az egyik típusú állattól
a másiknak, például a férgektől az ízeltlábúakig, a majmoktól az emberekig stb. Hangsúlyozni kell, hogy a tudat (szupermind, abszolút ötlet, istenség) vagy az anyag elsődlegességével kapcsolatos filozófiai vita alapvetően nem megoldható, mivel a modern biokémia és az evolúcióelmélet nehézségeit alapvetően érthetetlen természetfeletti teremtési cselekedetekkel kívánják megmagyarázni. Ezeket a kérdéseket túlmutatja a tudományos kutatás keretein, a kreacionizmus elmélete nem sorolható a földi élet keletkezésének tudományos elméletei közé.

Egyensúlyi állapot és panspermia elmélet

Mindkét elmélet kiegészíti a világ egyetlen képét, amelynek lényege a következő: a világegyetem örökké létezik, és az élet örökké létezik benne (álló állapot). Az életet a bolygóról a bolygóra továbbítják azáltal, hogy a világűrben "az élet magvait" utazik, amelyek lehetnek üstökösök és meteoritok (panspermia) részei. Hasonló nézeteket vallott az élet eredetéről, különösen a bioszféra tanításának alapítója, V. I. akadémikus. Vernadsky.

A stacionárius állapot elmélete azonban, amely a világegyetem végtelen hosszú létezését feltételezi, nem ért egyet a modern asztrofizika adataival, amelyek szerint a világegyetem viszonylag nemrég (kb. 16 milliárd évvel ezelőtt) keletkezett egy elsődleges robbanás következtében.

Nyilvánvaló, hogy mindkét elmélet (panspermia és stacionárius állapot) egyáltalán nem ad magyarázatot az élet elsődleges eredetének mechanizmusára, áthelyezi azt más bolygókra (panspermia) vagy visszaszorítja az időben a végtelenbe (stacionárius állapotelmélet) .

A kérdés, hogy mikor jelent meg az élet a Földön, mindig nemcsak a tudósokat, hanem minden embert aggasztott. Válaszok rá

szinte minden vallás. Bár még mindig nincs pontos tudományos válasz erre, néhány tény lehetővé teszi többé-kevésbé megalapozott hipotézisek megfogalmazását. Grönlandon a kutatók kőzetmintát találtak

egy apró szén -dioxiddal. A minta több mint 3,8 milliárd éves. A szén forrása valószínűleg valamilyen szerves anyag volt - ez idő alatt teljesen elvesztette szerkezetét. A tudósok úgy vélik, hogy ez a széncsomó lehet az élet legrégebbi nyoma a Földön.

Hogyan nézett ki az ősföld?

Gyors előrehaladás 4 milliárd évvel ezelőtt. A légkör nem tartalmaz szabad oxigént, csak az oxidok összetételében található meg. Szinte semmi hang, kivéve a szél fütyülését, a lávával kitörő víz sziszegését és a meteoritok Földre hatását. Se növények, se állatok, se baktériumok. Talán így nézett ki a Föld, amikor megjelent rajta az élet? Bár ez a probléma sok kutatót aggaszt, a véleményük ebben a kérdésben nagyban eltér. Az akkori földi állapotokat kőzetek bizonyíthatták, de a földtani folyamatok és a földkéreg mozgása következtében régen megsemmisültek.

Ebben a cikkben röviden megvitatjuk az élet eredetére vonatkozó számos hipotézist, amelyek tükrözik a modern tudományos elképzeléseket. Stanley Miller, az élet keletkezésének problémájának jól ismert szakértője szerint az élet eredetéről és evolúciójának kezdetéről beszélhetünk attól a pillanattól kezdve, amikor a szerves molekulák önszerveződnek olyan szerkezetekké, amelyek képesek reprodukálni maguk. De ez más kérdéseket vet fel: hogyan jöttek létre ezek a molekulák; miért tudtak önismétlődni és összeállni azokba a struktúrákba, amelyekből élő szervezetek születtek; milyen feltételek kellenek ehhez?

Az egyik hipotézis szerint az élet egy jégdarabban kezdődött. Bár sok tudós úgy véli, hogy jelen van a légkörben szén-dioxid biztosította az üvegházhatású körülmények fenntartását, mások úgy vélik, hogy a tél uralkodott a Földön. Alacsony hőmérsékleten minden kémiai vegyület stabilabb, ezért nagyobb mennyiségben halmozódhat fel, mint magas hőmérsékleten. Az űrből szállított meteorittörmelékek, a hidrotermikus szellőzőnyílásokból származó kibocsátások és a légköri elektromos kisülések során fellépő kémiai reakciók ammónia és szerves vegyületek, például formaldehid és cianid forrásai voltak. A Világ -óceán vizébe kerülve megfagytak vele együtt. A jégtömegben a szerves anyagok molekulái szorosan megközelítették és kölcsönhatásokba léptek, ami glicin és más aminosavak kialakulásához vezetett. Az óceánt jég borította, amely megvédte az újonnan képződött vegyületeket az ultraibolya sugárzás pusztulásától. Ez a jeges világ megolvadhat például, amikor egy hatalmas meteorit esett a bolygóra (1. ábra).

Charles Darwin és kortársai hittek abban, hogy az élet létrejöhet egy víztestben. Sok tudós továbbra is ragaszkodik ehhez a nézőponthoz. Egy zárt és viszonylag kicsi tározóban a belefolyó vizek által hozott szerves anyagok a szükséges mennyiségben felhalmozódhatnak. Ekkor ezek a vegyületek még inkább koncentrálódtak a réteges ásványok belső felületein, amelyek katalizátorok lehetnek a reakciókhoz. Például két ásvány felszínén találkozó foszfataldehid -molekula egymással reagálva foszforilezett szénhidrátmolekulát, a ribonukleinsav lehetséges előfutárát képezte (2. ábra).

Vagy talán az élet a vulkáni tevékenység területein keletkezett? Közvetlenül a kialakulása után a Föld egy tűzlégző magmagolyó volt. A vulkánkitörések során és az olvadt magmából felszabaduló gázokkal a szerves molekulák szintéziséhez szükséges különféle vegyi anyagokat szállították a föld felszínére. Így a szén -monoxid -molekulák, amint a katalitikus tulajdonságokkal rendelkező piritásvány felszínén vannak, reagálhatnak metilcsoportokat tartalmazó vegyületekkel és ecetsav, amelyből aztán más szerves vegyületeket szintetizáltak (3. ábra).

Stanley Miller amerikai tudósnak először 1952 -ben sikerült laboratóriumi körülmények között szerves molekulákat - aminosavakat - megszereznie, szimulálva azokat, amelyek a primitív Földön voltak. 1952 -ben ezek a kísérletek szenzációvá váltak, és szerzőjük világszerte ismertté vált. Jelenleg a Kaliforniai Egyetemen folytatja a prebiotikus (élet előtti) kémia kutatását. A telepítés, amelyen az első kísérletet elvégezték, egy lombikrendszer volt, amelynek egyikében 100 000 V feszültségű erőteljes elektromos kisülést lehetett elérni.

Miller megtöltötte ezt a lombikot földgázzal - metánnal, hidrogénnel és ammóniával, amelyek jelen voltak a primitív Föld légkörében. Az alábbi lombikban nem volt nagyszámú az óceánt szimuláló víz. Egy elektromos kisülés erejében közel volt a villámhoz, és Miller arra számított, hogy hatására kémiai vegyületek keletkeznek, amelyek vízbe kerülve egymással reagálnak és összetettebb molekulákat képeznek.

Az eredmény minden várakozást felülmúlt. Este kikapcsolva a telepítést és másnap reggel visszatérve, Miller megállapította, hogy a lombikban lévő víz sárgás színt kapott. Ami létrejött, az aminosavak húslevesének bizonyult - a fehérjék építőköveinek. Így ez a kísérlet megmutatta, hogy az élőlények elsődleges összetevői milyen könnyen előállíthatók. Csak gázkeverékre, egy kis óceánra és egy kis villámra volt szükségük.

Más tudósok hajlamosak azt hinni, hogy a Föld ősi légköre más volt, mint amit Miller modellezett, és valószínűleg szén -dioxidból és nitrogénből állt. Ezzel a gázkeverékkel és Miller kísérleti elrendezésével a vegyészek szerves vegyületeket próbáltak előállítani. A vízben való koncentrációjuk azonban olyan elhanyagolható volt, mintha egy csepp élelmiszerfestéket oldottak volna fel egy uszodában. Természetesen nehéz elképzelni, hogyan keletkezhetett az élet egy ilyen híg oldatban.

Ha a földi folyamatok hozzájárulása az elsődleges szervesanyag -tartalékok létrehozásához valóban ilyen jelentéktelen volt, akkor egyáltalán honnan jött? Talán az űrből? Az aszteroidák, az üstökösök, a meteoritok és még a bolygóközi porrészecskék szerves vegyületeket, köztük aminosavakat is hordozhatnak. Ezek a földönkívüli tárgyak elegendő szerves vegyületet biztosíthatnak ahhoz, hogy belépjenek az elsődleges óceánba vagy egy kis víztömegbe.

Az események sorrendje és időintervalluma, kezdve az elsődleges szerves anyagok képződésétől az élet megjelenéséig, megmarad, és valószínűleg örökre sok rejtély marad, amely sok kutatót aggaszt, valamint a kérdés, hogy mi. sőt, gondolj az életre.

Jelenleg számos tudományos definíció létezik az életről, de ezek mind pontatlanok. Néhányuk olyan széles, hogy élettelen tárgyak, például tűz vagy ásványi kristályok kerülnek alá. Mások túl keskenyek, és ezek szerint az öszvéreket, amelyek nem adnak utódokat, nem ismerik el élőnek.

Az egyik legsikeresebb úgy határozza meg az életet, mint önfenntartó kémiai rendszert, amely képes a darwini evolúció törvényeinek megfelelően viselkedni. Ez azt jelenti, hogy először is az élő egyedek egy csoportjának saját magához hasonló utódokat kell szülnie, akik örökölik szüleik tulajdonságait. Másodszor, az utódok generációiban a mutációk következményeinek kell megnyilvánulniuk - olyan genetikai változásoknak, amelyeket a következő generációk örökölnek, és amelyek a populáció változékonyságát okozzák. Harmadszor pedig szükséges, hogy működjön a természetes szelekció rendszere, amelynek eredményeként egyes egyedek előnyhöz jutnak másokhoz képest, és megváltozott körülmények között túlélnek, utódokat adva.

Milyen elemei voltak a rendszernek ahhoz, hogy az élő szervezet jellemzőivel rendelkezzen? Sok biokémikus és molekuláris biológus úgy véli, hogy az RNS -molekulák rendelkeznek a szükséges tulajdonságokkal. Az RNS - ribonukleinsavak speciális molekulák. Néhányuk megismételheti, mutálhatja, így információt továbbíthat, és ezért részt vehet a természetes kiválasztásban. Igaz, ők maguk nem képesek katalizálni a replikációs folyamatot, bár a tudósok remélik, hogy a közeljövőben egy ilyen funkciójú RNS -töredéket találnak meg. Más RNS -molekulák részt vesznek a genetikai információk "olvasásában" és a riboszómákba való átvitelében, ahol fehérjemolekulákat szintetizálnak, amelyekben a harmadik típusú RNS -molekulák vesznek részt.

Így a legprimitívebb élő rendszerábrázolható, ha az RNS -molekulák megduplázódnak, mutáción mennek keresztül és természetes kiválasztódás alá esnek. Az evolúció során az RNS alapján speciális DNS -molekulák keletkeztek - a genetikai információk letéteményesei - és nem kevésbé specializált fehérjemolekulák, amelyek katalizátorok funkcióit vették fel az összes jelenleg ismert biológiai molekula szintéziséhez.

Egy bizonyos időpontban a DNS, az RNS és a fehérje „élő rendszere” talált menedéket egy zsírszövetben, amelyet egy lipidmembrán alkotott, és ez a szerkezet, amely jobban védett a külső hatásoktól, prototípusa volt az első sejteknek, amelyek létrehozták az élet három fő ágához, amelyeket a modern világban baktériumok, archaea és eukarióták képviselnek. Ami az elsődleges sejtek megjelenésének dátumát és sorrendjét illeti, ez továbbra is rejtély. Ezenkívül egyszerű valószínűségi becslések szerint nincs elég idő a szerves molekulákról az első szervezetekre történő evolúciós átmenetre - az első protozoonok túl hirtelen jelentek meg.

A tudósok hosszú évekig úgy gondolták, hogy az élet aligha keletkezhetett és fejlődhetett ki abban az időszakban, amikor a Földet folyamatosan ütközték nagy üstökösök és meteoritok, és ez az időszak körülbelül 3,8 milliárd évvel ezelőtt ért véget. Mostanában azonban összetett nyomok sejtszerkezetek amelyek legalább 3,86 milliárd évesek. Ez azt jelenti, hogy az első életformák millió évvel ezelőtt keletkezhettek, mielőtt bolygónk nagy kozmikus testek általi bombázása abbamaradt. De akkor teljesen más forgatókönyv is lehetséges (4. ábra).

A Földre hulló űreszközök központi szerepet játszhatnak bolygónkon az élet megjelenésében, hiszen számos kutató szerint a baktériumokhoz hasonló sejtek egy másik bolygón keletkezhetnek, majd aszteroidákkal együtt juthatnak a Földre. Egy bizonyítékot támasztottak alá az élet földönkívüli eredetének elméletével az ALH84001 nevű burgonya alakú meteoritban. Eredetileg ez a meteorit a marsi kéreg egy darabja volt, amelyet aztán egy robbanás következtében az űrbe vetettek, amikor egy hatalmas aszteroida ütközött a Mars felszínével, ami körülbelül 16 millió évvel ezelőtt történt. És 13 ezer évvel ezelőtt, a Naprendszeren belüli hosszú utazás után a Mars -kőzetnek ez a töredéke meteorit formájában landolt az Antarktiszon, ahol nemrég fedezték fel. A benne lévő meteorit részletes tanulmányozása rúd alakú szerkezeteket tárt fel, amelyek megkövesedett baktériumokra emlékeztettek, ami heves tudományos vitákat váltott ki az élet lehetőségéről a marsi kéreg mélyén. Ezeket a vitákat legkorábban 2005 -ben oldják meg, amikor az Egyesült Államok Nemzeti Légiforgalmi és Űrhivatal bolygóközi űrhajó -küldetést hajt végre a Marson, hogy mintákat vegyen a marsi kéregről, és mintákat szállítson a Földre. És ha a tudósoknak sikerül bebizonyítaniuk, hogy a mikroorganizmusok valamikor lakták a Marsot, akkor nagyobb magabiztossággal lehet majd beszélni az élet földönkívüli eredetéről és az élet űrből való elhozatalának lehetőségéről (5. ábra).

Rizs. 5. Eredetünk mikrobákból származik.

Mit örököltünk az ősi életformákból? Az egysejtű élőlények és az emberi sejtek következő összehasonlítása sok hasonlóságot tár fel.

1. Szexuális szaporodás Az algák két specializált reproduktív sejtje - az ivarsejtek - párosulva olyan sejtet képeznek, amely mindkét szülő genetikai anyagát hordozza. Ez rendkívül hasonlít az emberi petesejt spermiummal történő megtermékenyítéséhez.

2. Cilia A vékony csillók az egysejtű paramecium felületén apró evezőként imbolyognak, és mozgást biztosítanak az élelmiszer keresésében. Hasonló csillók szegélyezik az emberi légutakat, váladékot választanak ki és megtartják az idegen részecskéket.

3. Más cellák rögzítése Az amőba elnyeli az ételt, körülveszi egy állábúval, amely a sejt egy részének kiterjedése és megnyúlása révén keletkezik. Állat- vagy emberi testben az amőboid vérsejtek hasonlóképpen kiterjesztik pszeudopódiájukat, hogy elnyeljék a veszélyes baktériumokat. Ezt a folyamatot fagocitózisnak nevezik.

4. Mitokondriumok Az első eukarióta sejtek akkor keletkeztek, amikor az amőba betört az aerob baktériumok prokarióta sejtjeibe, amelyekből mitokondriumok lettek. Bár a baktériumok és a sejt (hasnyálmirigy) mitokondriumai nem nagyon hasonlítanak egymásra, egyetlen funkciójuk van - energiát termelni az élelmiszer oxidációja során.

5. Flagella Az emberi sperma hosszú zászlaja lehetővé teszi nagy sebességű mozgását. A baktériumok és a protozoon eukarióták is hasonló belső szerkezetű zászlókkal rendelkeznek. Egy pár mikrotubulusból áll, amelyeket kilenc másik vesz körül.

Az élet fejlődése a Földön: az egyszerűtől a bonyolultig

Jelenleg és valószínűleg a jövőben sem tud a tudomány választ adni arra a kérdésre, hogy hogyan nézett ki a Földön megjelent legelső organizmus - az ős, amelyből az életfa három fő ága származik. Az egyik ág az eukarióta, amelynek sejtjeiben genetikai anyagot tartalmazó mag van, és speciális organellák: energiát termelő mitokondriumok, vakuolumok stb. Az eukarióta szervezetek közé tartoznak az algák, gombák, növények, állatok és emberek.

A második ág a baktériumok - prokarióta (prenukleáris) egysejtű organizmusok, amelyeknek nincs kifejezett magja és organellái. És végül, a harmadik ág - egysejtű organizmusok, amelyeket archaea -nak vagy archaea -nak hívnak, amelyek sejtjei ugyanazzal a szerkezettel rendelkeznek, mint a prokarióták, de teljesen más kémiai szerkezetű lipidek.

Sok archebaktérium képes túlélni rendkívül kedvezőtlen környezeti körülmények között. Némelyikük termofil, és csak 90 ° C vagy annál magasabb hőmérsékletű melegforrásokban él, ahol más szervezetek egyszerűen meghalnának. Ezek az egysejtű élőlények ilyen körülmények között remekül érzik magukat, és vasat és kéntartalmú anyagokat fogyasztanak kémiai vegyületek mérgező más életformákra. A tudósok szerint a talált termofil archebaktériumok rendkívül primitív élőlények, és evolúciós értelemben a Föld legősibb életformáinak közeli rokonai.

Érdekes, hogy mindhárom életág modern képviselői, leginkább őseikhez hasonlóan, továbbra is magas hőmérsékletű helyeken élnek. Ennek alapján egyes tudósok hajlamosak azt hinni, hogy nagy valószínűséggel az élet körülbelül 4 milliárd évvel ezelőtt keletkezett az óceán fenekén, a fémekben és nagy energiájú anyagokban gazdag patakokat kitörő meleg források közelében. Ezek a vegyületek kölcsönhatásba lépve egymással és az akkori steril óceán vizével sokféle kémiai reakcióba léptek, és alapvetően új molekulákat hoztak létre. Tehát ebben a "vegyi konyhában" tízmillió évig készült a legnagyobb étel - az élet. És körülbelül 4,5 milliárd évvel ezelőtt egysejtű élőlények jelentek meg a Földön, amelyek magányos léte egész prekambriai időszakban folytatódott.

Az evolúció, amely többsejtű organizmusok kialakulásához vezetett, sokkal később következett be, alig több mint félmilliárd évvel ezelőtt. Bár a mikroorganizmusok olyan kicsik, hogy milliárdokat férnek el egyetlen csepp vízben, munkájuk mértéke óriási.

Úgy gondolják, hogy kezdetben nem volt szabad oxigén a föld légkörében és az óceánokban, és csak anaerob mikroorganizmusok éltek és fejlődtek ilyen körülmények között. Az élőlények fejlődésének különleges lépése volt a fotoszintetikus baktériumok megjelenése, amelyek a fény energiáját felhasználva a szén -dioxidot szénhidrátvegyületekké alakították, amelyek más mikroorganizmusok táplálékául szolgálnak. Ha az első fotoszintetikus anyagok metánt vagy hidrogén -szulfidot bocsátottak ki, akkor az egyszer megjelent mutánsok oxigént kezdtek termelni a fotoszintézis folyamatában. Ahogy az oxigén felhalmozódik a légkörben és a vizekben, az anaerob baktériumok, amelyek számára ez káros, elfoglalják az anoxikus fülkéket.

Az Ausztráliában talált ősi fosszilis maradványokban, amelyek becslések szerint 3,46 milliárd évesek, olyan szerkezeteket fedeztek fel, amelyekről feltételezik, hogy a cianobaktériumok maradványai - az első fotoszintetikus mikroorganizmusok. Az anaerob mikroorganizmusok és a cianobaktériumok korábbi dominanciáját bizonyítják a nem szennyezett sós víztestek sekély parti vizeiben előforduló stromatolitok. Formájukban nagy sziklákhoz hasonlítanak, és a létfontosságú tevékenységük eredményeként kialakult mészkő vagy dolomit kőzetekben élő mikroorganizmusok érdekes közösségét képviselik. A felszíntől néhány centiméter mélységig a stromatolitok mikroorganizmusokkal telítettek: a legfelső rétegben fotoszintetikus cianobaktériumok élnek, amelyek oxigént termelnek; mélyebb baktériumokat találnak, amelyek bizonyos mértékig tolerálják az oxigént, és nem igényelnek fényt; az alsó réteg olyan baktériumokat tartalmaz, amelyek csak oxigén hiányában tudnak élni. Ezek a különböző rétegekben elhelyezkedő mikroorganizmusok olyan rendszert alkotnak, amelyet a köztük lévő bonyolult kapcsolatok, köztük az élelmiszer is egyesít. A mikrobiális film mögött kőzet található, amely az elhalt mikroorganizmusok maradványainak és a vízben oldott kalcium -karbonát kölcsönhatásának eredményeként keletkezik. A tudósok úgy vélik, hogy amikor a primitív Földön nem voltak kontinensek, és csak a vulkánok szigetcsoportjai magasodtak az óceán felszíne felett, a sekély víz bővelkedett stromatolitokban.

A fotoszintetikus cianobaktériumok létfontosságú tevékenysége eredményeként oxigén jelent meg az óceánban, és körülbelül 1 milliárd évvel ezután kezdett felhalmozódni a légkörben. Eleinte a képződött oxigén kölcsönhatásba lépett a vízben oldott vassal, ami vas -oxidok megjelenéséhez vezetett, amelyek fokozatosan kicsapódtak az alján. Tehát évmilliók alatt a mikroorganizmusok részvételével hatalmas vasérc lerakódások keletkeztek, amelyekből ma acélt olvasztanak.

Aztán, amikor az óceánok fő vasmennyisége oxidáción ment keresztül, és már nem tudta megkötni az oxigént, gáznemű formában távozott a légkörbe.

Miután a fotoszintetikus cianobaktériumok szén -dioxidból bizonyos energiagazdag szerves anyag -készletet hoztak létre, és oxigénnel gazdagították a Föld légkörét, új baktériumok jelentek meg - aerobok, amelyek csak oxigén jelenlétében létezhetnek. Szerves vegyületek oxidációjához (égetéséhez) oxigénre van szükségük, és az e folyamat során nyert energia jelentős része biológiailag hozzáférhető formában - adenozin -trifoszfát (ATP) - átalakul. Ez a folyamat energetikailag nagyon előnyös: az anaerob baktériumok egy glükózmolekula bontásakor csak 2 ATP molekulát kapnak, az aerob baktériumok pedig oxigént használva - 36 ATP molekulát.

Az aerob életmódhoz elegendő oxigén megjelenésével debütáltak az eukarióta sejtek is, amelyek - a baktériumokkal ellentétben - olyan maggal és organellumokkal rendelkeznek, mint a mitokondriumok, a lizoszómák, az algákban és a magasabb rendű növényekben pedig a kloroplasztok, ahol fotoszintetikus reakciók zajlanak. Van egy érdekes és megalapozott hipotézis az eukarióták megjelenéséről és fejlődéséről, amelyet majdnem 30 éve fogalmazott meg L. Margulis amerikai kutató. E hipotézis szerint az eukarióta sejtek energiagyáraiként működő mitokondriumok aerob baktériumok, a növényi sejtek kloroplasztiszai, amelyekben fotoszintézis zajlik, cianobaktériumok, amelyeket valószínűleg körülbelül 2 milliárd évvel ezelőtt szívtak fel a primitív amőbák. A kölcsönösen előnyös kölcsönhatások eredményeként az elnyelt baktériumok belső szimbiontákká váltak, és stabil rendszert alkottak az őket felszívó sejt - az eukarióta sejt.

Az élőlények fosszilis maradványainak tanulmányozása különböző geológiai korú kőzetekben kimutatta, hogy az eukarióta életformák megjelenése után több száz millió évig mikroszkopikus gömb alakú egysejtű organizmusok, például élesztő és ezek evolúciós fejlődés nagyon lassan haladt. De valamivel több mint 1 milliárd évvel ezelőtt sok új eukariótafaj jelent meg, ami éles ugrást jelentett az élet fejlődésében.

Ez elsősorban a szexuális szaporodás megjelenésének volt köszönhető. És ha a baktériumok és az egysejtű eukarióták szaporodnak, genetikailag azonos példányokat állítanak elő magukról, és nincs szükségük szexuális partnerre, akkor szexuális szaporodás jobban szervezett eukarióta szervezetekben a következőképpen fordul elő. A szülők két haploid nemi sejtje, amelyek egyetlen kromoszóma -készlettel rendelkeznek, összeolvadnak, és zigótát képeznek, kettős kromoszóma -készlettel mindkét partner génjeivel, ami lehetőséget teremt új génkombinációk létrehozására. A szexuális szaporodás megjelenése új szervezetek megjelenéséhez vezetett, amelyek beléptek az evolúció színterébe.

A földi élet háromnegyedét kizárólag mikroorganizmusok képviselték, amíg minőségi ugrás történt az evolúcióban, ami magas szerveződésű szervezetek, köztük az emberek megjelenéséhez vezetett. Kövessük egy csökkenő vonalon a földi élet történetének fő mérföldköveit.

1,2 milliárd évvel ezelőtt robbanásszerű fejlődés következett be, amelyet a szexuális szaporodás és a jól szervezett életformák - növények és állatok - megjelenése jellemez.

A vegyes genotípus új variációinak kialakulása a szexuális szaporodás során új életformák biodiverzitása formájában nyilvánult meg.

A komplexen szervezett eukarióta sejtek 2 milliárd évvel ezelőtt jelentek meg, amikor az egysejtű organizmusok bonyolították szerkezetüket más prokarióta sejtek elnyelésével. Egyikük - az aerob baktériumok - mitokondriumokká váltak - energiaállomások oxigénlégzéshez. Mások - fotoszintetikus baktériumok - fotoszintézist kezdtek a gazdasejt belsejében, és kloroplasztivá váltak az algákban és a növényi sejtekben. Az eukarióta sejtek ezekkel az organellákkal és világosan elkülönített, genetikai anyagot tartalmazó maggal alkotják az összes modern komplex életformát - a penészgombától az emberig.

3,9 milliárd évvel ezelőtt megjelentek egysejtű organizmusok, amelyek valószínűleg úgy néztek ki, mint a modern baktériumok és az archaea. Mind az ókori, mind a modern prokarióta sejtek viszonylag egyszerű szerkezetűek: nincs kialakult magjuk és speciális organelláik, zselészerű citoplazmájuk DNS -makromolekulákat - genetikai információ hordozókat - és riboszómákat tartalmaz, amelyeken fehérjeszintézis történik, és energiát termelnek. a ketrecet körülvevő citoplazmatikus membránon.

Az RNS rejtélyes módon 4 milliárd évvel ezelőtt jelent meg. Lehetséges, hogy egyszerűbb szerves molekulákból alakult ki, amelyek a primitív földön jelentek meg. Úgy gondolják, hogy az ősi RNS molekuláknak genetikai információ és katalitikus fehérjék hordozó funkciói voltak, képesek voltak a replikációra (önmásolódásra), mutáltak és természetes kiválasztódáson mentek keresztül. A modern sejtekben az RNS -ek nem rendelkeznek vagy nem mutatják ezeket a tulajdonságokat, de nagyon fontos szerepet játszanak közvetítőként a genetikai információk DNS -ből a riboszómákba történő átvitelében, amelyben a fehérjék szintetizálódnak.

A.L. Prohorov
Átdolgozva Richard Monasterski cikkéből
a National Geographic magazinban, 1998, 3. szám

Az emberiség évezredek óta nem tudta pontosan kitalálni, hogyan keletkezett élet bolygónkon. Ugyanakkor figyelembe vesszük az élet megjelenését a Földön különböző elméletek... Tekintsük röviden az élőlények megjelenésének meglévő 2 fő változatát. Egyikük szerint a Földön az élet a szerves elemek világűrből való behatolása után keletkezett. A második elmélet ragaszkodik ahhoz, hogy az élőlények a bolygó felszínén keletkeztek. Másodlagos feltevések is felmerülnek. Meghívjuk az olvasókat, hogy ismerkedjenek meg az összes verzióval.

Hogyan jött létre az élet a Földön? Általános információ

Kortárs nézetek a földi élet eredetéről nagyon különböznek egymástól. De van egy széles körben elfogadott elmélet. Elmondása szerint bolygónk kozmikus porból alakult ki. A galaxis poros felhői minden kémiai elemet tartalmaztak, és fokozatosan összepréselődtek, hogy labdát képezzenek. Vörösen forró volt, vízgőzfelhők borították. A felhőkben a fiatal Földről felszálló gőz fokozatosan lehűlt, vízzé vált. A légköri folyadék bőséges, szüntelen esőben ismét visszatért a bolygó felszínére. A forró földre kerülve a nedvesség gőzzé vált és a légkörbe emelkedett. Ez a folyamat több millió évig folytatódott. A Föld bolygó sokáig elvesztette nagy mennyiségű saját hőenergiáját. Ennek eredményeként cseppfolyós felülete, ahogy lehűlt, megszilárdulni kezdett, a földkéreg képződött.

Több millió évvel később a bolygó felszíne még jobban lehűlt. A légkörből (eső, zápor) a Földbe jutó víz elpárolog. Hatalmas tócsák képződtek a felszínen. A vízbőség nagyban befolyásolta a fiatal Föld további fejlődését. A hőmérséklet folyamatos csökkenése és a nagy mennyiségű csapadék fényében árvíz történt. A víz, amely szüntelen patakban tört ki a Földbe, a fiatal bolygó szerves részévé vált. Mély mélyedésekben halmozódott fel, és nem volt ideje teljesen elpárologni. Egy őskori óceán jelent meg.

Ekkor még nem létezett élet a bolygón, de a csapadékvíz fokozatosan erodálni kezdte a hegyeket és sziklákat. Völgyekben és szurdokokban folyt le viharos patakokban, medreket és patakokat alkotva. Több millió évbe telt, amíg völgyek jelentek meg a bolygón. A víz egyensúlya a légkörben és a Földön drámaian megváltozott. A bolygó megelégedett vele, és a felhőkben a nedvesség egyre kevesebb lett.

A bolygó feletti vastag felhők fokozatosan eloszlottak, és megnyitották az utat a Föld felé a napsugarak számára. Az állandó esőzések elálltak, és a Földet szinte teljesen eltakarta az őskori óceán vize. A folyadék sok sót és oldható ásványi anyagot mosott ki a bolygó felső rétegeiből, a tengerbe szállítva. A víz a tartály felszínéről folyamatosan elpárolog, és a gőz légköri felhőkké alakul. A tengerek fokozatosan sósak lettek. Bolygónk abban az időben létezett különleges körülmények, és rajta látszólag kristályos formájú anyagok keletkeztek. Megnövekedtek a méretük, új kristályokat hoztak létre, és más szerkezetű alkatrészeket csatoltak magukhoz. A napsugarak, valamint a légkörből érkező villámok erős elektromos töltései energiát adtak a kristályoknak. Talán ezek az elemek lettek az első élőlények ősei.
A földek prokarióták.

Különböző elméletekben arról, hogyan kezdődött az élet a Földön, a prokariótákat a modern baktériumok prototípusaként írják le. Nem volt magjuk, és a Föld első lakóinak táplálkozási módja anaerob volt. Az oxigén részvétele nélkül lélegeztek (ekkor még nem volt jelen a légkörben). A prokarióták szerves vegyületekkel táplálkoztak, amelyek viszont számos kedvező tényező (vulkánkitörések, ultraibolya napsugárzás és villámkibocsátások) együttes hatására jelentek meg. A bolygó nedves részein és a víztestek alján életképes szervezetek fejlődtek ki. A prokariótákat a legvékonyabb baktériumfilm védte. Az ősi szárazföldi világ egysejtű protozoonai valószínűleg ezekből a baktériumokból származtak. De léteznek elméletek a földi élet eredetéről is, amelyek azt állítják, hogy a legősibb egysejtű állatok a baktériumoktól függetlenül alakultak ki és fejlődtek ki.

Az ősföld és jellemzői

A világ minden tájáról érkező kutatók az élet és a földi élet eredetének leghihetetlenebb és legcsodálatosabb hipotéziseit állítják elő. A bolygó tudományos elméinek feltételezései többek között a létezésének idejére vonatkoznak. A legtöbb tudós egyetért abban, hogy a Föld több mint 4 milliárd évvel ezelőtt keletkezett. Hogyan nézett ki akkor, emberek, állatok, rovarok nélkül? A bolygót, amelyen a fejlődés legelején nem volt szabad oxigén, csak a fütyülő szél és a meteorkövek zaja tölthette meg a felszínen. A Földön egyetlen élő lélek sem volt, de maga a bolygó élt, fejlődött és változott. A földkéreg folyamatosan mozgott, komoly volt geológiai folyamatok... Emiatt az ókorban létező sziklák nem maradtak fenn. Szerkezetük alapján azonban a tudósok többet tudhatnak meg arról, hogy miért van élet a Földön.

Cikkünk a földi élet keletkezésének legnépszerűbb és legismertebb hipotéziseit tartalmazza (táblázat).

Tab. №1 "Hipotézisek a földi élet eredetéről"

Hipotézis neve	Az elmélet rövid leírása
Üstökösök és meteoritok	A korai életformák kialakulása a Földön szilárd sziklás kozmikus testek (üstökösök, meteoritok) részvételével történt.
Panspermia	Az élet a bolygón keletkezett az élő mikroorganizmusok spóráinak egyik kozmikus testből a másikba történő átvitele miatt (vagyis az élőlények az Univerzum másik kozmikus egységéből érkeztek a földre).
Biogenezis	Az élőlények csak az élőlényekből származnak.
Isten teremtése	A Föld minden életformáját Isten teremtette.
Szerves eredetű	A Földön a fajok sokfélesége jelent meg a legegyszerűbb mikroorganizmusok fejlődése és módosulása miatt.
Materialista elméletek	A fokozatos kémiai metamorfózisok az élet kialakulásához vezettek.
Agyag	A. J. Kearns-Smith tudós szerint az élet elsődleges génje az agyag volt. Rétegei között élő szerves vegyületek alakultak ki, amelyek elfogadták a természetes anyagokból származó információk tárolásának módszerét.
Spontán generáció	Az új életformák más, már meglévő formákból származnak.
Endoszimbiont	Néhány szabadon élő baktérium szimbiózisba lépett, és eukarióta sejtet alkotott (maggal).
Kozmogónia	Az elsődleges élet az űrben keletkezett, majd a Földre költözött és fejlődött.

A tudós, Stanley Miller szerint, aki a földi élet megjelenésének problémáit és szakaszait tanulmányozza, az élet fejlődésének és fejlődésének szakaszai a legegyszerűbb szerves molekulák új funkciójának megjelenésével kezdődtek. Egy bizonyos ponton az egysejtű mikroorganizmusok megtanulták összetettebb struktúrákba szerveződni és reprodukálni magukat. Miller elméletének számos nyilvánosságra nem hozható oldala van. Például mi volt a lendület a molekulák önreprodukciójához, hogyan keletkeztek ezek a molekulák, milyen feltételek mellett egyesültek összetett struktúrákká?
Olvasóink figyelmébe ajánljuk a földi élet megjelenésével kapcsolatos számos hipotézist.

10 hipotézis az élet megjelenéséről a Föld bolygón

A földi élet eredetével kapcsolatos kérdések és az e témában felvetett hipotézisek feltételesen 10 kategóriába sorolhatók. Az egyik népszerű változat szerint az űrből életképes organizmusokat hoztak a fiatal bolygóra. Nincs bizonyíték erre az elméletre, valamint az élő földi lények eredetének más változataira. De ha a Föld lakóinak kozmikus eredetének változatát vesszük alapul, akkor kiderül, hogy vannak más bolygók is az Univerzumban, amelyeken élet van. Hiszen azok az életformák, amelyeket ismerünk, meglepően alkalmazkodnak a szárazföldi körülményekhez (ahol oxigén és víz van). És ha az űrből kerültek a Föld felszínére, akkor valószínűleg előtte egy másik bolygón fejlődtek hasonló körülmények között.
Más tudósok úgy vélik, hogy az első élő szervezetek a földtengerek mélyén keletkeztek.

Minden modern elképzelés a földi élet eredetéről figyelmet érdemel. Talán néhány közülük valóban igaz.

Üstökösök és meteoritok

Érdekes elméletet fogalmazott meg az élőlények Földön való megjelenéséről a texasi Műszaki Egyetem kutatója, a paleontológiai múzeum kurátora oktatási intézményés a földtudomány professzora - Sankar Chatterjee. A tudós az Amerikai Geológiai Társaság 125. éves ülésén beszélt a kutatásairól szóló beszámolóval. Chatterjee nagy mennyiségű információt elemezett a Föld bolygó korai geológiai életéről, majd összehasonlította az ismert adatokat a földi élet alakulásának meglévő elméleteivel. Az elvégzett munka lehetővé tette számára, hogy saját következtetéseit vonja le arról, hogyan jelent meg az élet a Földön. Ez történt a bolygó felszínére esett meteoritok és üstökösök részvételével.

A legtöbb geológus szerint a Föld legintenzívebb "bombázása" üstökösökkel és meteoritokkal körülbelül 4 milliárd évvel ezelőtt történt. Chatterjee kutató úgy véli korai formák az élet mély kráterekben alakult ki, amelyek szilárd űrtesteket hagytak maguk után. A kutató október 31-én Denverben (Colorado) bemutatott jelentésében megjegyzi, hogy valószínűleg az első élőlények bolygónkon az úgynevezett késői meteoritbombázás során keletkeztek, amely 3,8-4,1 milliárd évvel ezelőtt történt. Ebben az időszakban több ezer üstökös esett a fiatal Föld felszínére. A Chatterjee által javasolt elmélet sok tekintetben egybeesik a nizzai modellel. Utóbbi azt állítja, hogy az üstökösök és meteoritok száma, amelyek több milliárd évvel ezelőtt hullottak a Földre, összehasonlítható a Holdon lévő kráterek számával. Abban az időben a Föld műholdja egyfajta pajzs lett bolygónk számára, nem engedve, hogy a kozmikus kövek teljesen elpusztítsák.

Egyes tudósok, köztük Sankar Chatterjee szerint a kövek végtelen zuhanása az űrből a Földre hozzájárult az elsődleges életformák megjelenéséhez az őskori óceánban és a tengerekben. Sok kutatás történt ebben a témában. Eredményeik azt mutatják, hogy a Föld vízkészlete sokkal nagyobb, mint kellene. A tudósok mindezt ugyanazzal a meteorit -eséssel társítják, amely az Oort -felhőből érkezett a bolygóra. A jéggel borított üstökösök, amelyek krátereket vertek a földben, bennük maradtak, felolvadtak, váltak további forrás víz.

Panspermia

Az emberek hosszú évszázadok óta próbálják megfejteni a Föld megjelenésének rejtélyét, valódi életrajzát. A panspermia elmélet azzal magyarázza, hogy miért létezik élet a Földön azzal, hogy a bolygón a legegyszerűbb baktériumok / mikroorganizmusok fejlődésének ideális feltételei alakultak ki. A mikrobák kis űrtestekkel (meteoroidok, aszteroidák) ütköznek a bolygó felszínére. A panspermia hipotézis szerint a világűrben különleges életformák vannak, amelyek életképesek maradnak a levegőtlen terekben, alacsony hőmérsékleten, vákuumban vagy sugárzásban. Az ilyen mikroorganizmusokat extremofileknek nevezik. A Naprendszer kis testeinek megsemmisülése után az extremofilek kozmikus porban és köves törmelékben maradnak, és sokáig „utazhatnak” a Galaxison, mielőtt megérkeznek egy másik bolygóra. Ha új helyen optimális feltételeket teremtenek, az űrorganizmusok fejlődésnek indulnak.

A kutatók további információkat kapnak a különböző életformák megjelenéséről a Földön űrszondák segítségével. Ezek a műszerek az üstökösök belső összetételét vizsgálják, olyan adatokat szolgáltatva, amelyek csak alátámasztják a panspermia elméletét. Valójában nagy a valószínűsége annak, hogy az életet az űrből hozták a Földre.

Biogenezis / Abiogenezis

A biogenezis egy hipotézis, amely kimondja, hogy bolygónkon az élet a legegyszerűbb élőlényekből származik ("él az élőből"). Ennek az elméletnek a földi élet eredetéről azonban számos ellenfele van. Ragaszkodnak az abiogenezis pontosan ellentétes hipotéziséhez. Feltételezi, hogy az első élőlények természetes folyamatok eredményeként jelentek meg a bolygón. A szervetlen anyagok természetes természetű kémiai reakcióknak voltak kitéve, amelyek eredményeként fejlődési képességet szereztek.

Alapvető építőanyag az élőlények sejtjeiben - aminosavak. Kialakulásuk természetes kémiai folyamatok részvételével történik, amelyeknek semmi közük az élethez. Az abiogenezis elméletét még 1955-ben megerősítette Müller-Urey amerikai tudós. A kutató végzett egy kísérletet, amelyben az elektromos kisülést gőz és gáz keverékén vezette át. Ennek eredményeként számos aminosavat és a legegyszerűbb zsírsavakat (hangyasav, karbamid, ecetsav) sikerült beszereznie.

Korábban az orosz biokémikus, A.I. Oparin kifejtette feltételezéseit a Földön élő összes élőlény abiogenetikai eredetéről. 1924-ben azt a véleményét fejezte ki, hogy élőlények jelentek meg a bolygón az erős elektromos kisülések földi légkörre gyakorolt ​​hatása következtében (4-4,5 milliárd évvel ezelőtt csak gázok és gőz keverékéből állt, azt uralták. metán, ammónia, szén -dioxid és víz gőz állapotában). Oparin azt javasolta, hogy az ilyen körülmények optimálisak lehetnek az élet megjelenéséhez szükséges legegyszerűbb szerves vegyületek képződéséhez. 31 év után elméletét az amerikai Miller-Urey megerősítette.

Isten teremtése

A különleges teremtéselmélet teljesen más leírást ad arról, hogyan jött létre az élet a Földön. Szerinte az élőlényeket Isten teremtette (szellemi, testetlen lény). A bolygó első embereit Ádámnak és Évának hívták. Isten embert teremtett a föld porából, majd egy bordát vett el tőle, hogy nőt hozzon létre. 3 vallás (kereszténység, iszlám, zsidók) képviselői úgy vélik, hogy Éva és Ádám jelentek meg először a Földön. Az univerzumot a Mindenható teremtette 7 napon belül, és ő hozta létre az első embereket a 6. napon. Isten a hetedik napot a pihenés napjává tette. Ezután az Univerzum Uralkodója élettel töltötte meg a teremtett embereket, és küldte őket az Édenkertbe dolgozni. Ádámnak és Évának gondoskodnia kellett a növényekről és a fákról. A kert közepén 2 fa volt - a jóság tudásának fája és az élet fája. Isten megtiltotta az embereknek, hogy megegyék a tudás fájának gyümölcsét, de nem engedelmeskedtek neki. A Koránból származó információk szerint Ádám volt az első, aki meg merte kóstolni a tudás fájának gyümölcsét. Isten nagylelkű volt és megbocsátott a bűnösöknek. Azonban már nem maradhattak az Édenkertben. A Teremtő elküldte őket a Földre, képviselőivé téve őket.

Szerves eredetű

A modern elképzelések a földi élet eredetéről tükröződnek az élőlények szerves eredetének elméletében. E tanítás szerint a fajok és az életformák körülbelül 3,5 milliárd évvel ezelőtt kezdtek kialakulni a bolygón. Valószínűleg kezdetben az evolúciós folyamat lassan, fokozatosan ment. Ezt követően az Univerzumban élő élőlényfajok javulásának üteme megnőtt. A bolygón fennálló körülmények segítették az élő mikroorganizmusokat abban, hogy gyorsan átálljanak az egyik statikus állapotból a másikba.

A földi életfajok szerves evolúciója a nemzetség egy vagy több genetikai tulajdonságának változásán keresztül történt. Vagyis a lakosság örökletes tulajdonságait megőrizték, de új biokémiai, anatómiai vagy viselkedési jellemzőket adtak hozzájuk. Valójában az evolúciós folyamatok fokozatosan sokféle élőlény kialakulásához vezettek a Föld bolygón.

Materialista elméletek

A materialista elmélet hívei úgy vélik, hogy az élet a Földön a fokozatos kémiai átalakulások eredményeként jelent meg, amelyek körülbelül 3,8 milliárd évvel ezelőtt kezdődtek.
A molekuláris evolúció hatással volt a fehérjevegyületek, a DNS és az RNS területére. 1960 -ban tudományos mozgalomként kezdett fejlődni. Ekkor a tudósok aktívan végeztek kutatásokat a populációgenetikával, az evolúcióval és a molekuláris biológiával kapcsolatban. Ezt a tudásterületet aktívan fejlesztették az enzimatikus funkciók fejlődése, valamint a nukleinsav -divergenciák "molekuláris óraként" történő alkalmazása miatt.

Agyag elmélet

A. J. Kearns-Smith kémiai tudós, a Glasgow-i Egyetemről (Skócia) 1985-ben előadta elméletét, miszerint a földi élet agyagból származik. Hipotézisét megfogalmazva más tudósok ugyanezekre a feltételezéseire támaszkodott. A kutató azt javasolta, hogy egyes szerves részecskék, amelyek két agyagréteg közé esnek, aktívan kölcsönhatásba lépjenek természetes anyag... Átvették az agyagból az információ termesztésének és tárolásának módját. A tudós jelentéseiben az agyaggént nevezte elsődlegesnek. Kearns-Smith úgy vélte, hogy kezdetben az agyag és az első élő szervezetek együtt léteztek, majd a szerves vegyületek fejlődésének eredményeként elváltak.

A katasztrófa hipotézise nem kevésbé érdekes. Azt mondja, hogy a fajok fejlődése a bolygón erőteljes, rövid távú katasztrofális események eredményeként következett be. Minden katasztrófa teljesen megsemmisítette a meglévő életet, és az új életformák már nem voltak ugyanazok, mint a korábbiak.

Az élet spontán eredete

A 19. századig az emberek elutasították az élet hirtelen születésének elméletét. Nem hitték, hogy az élőlények megjelenhetnek az élettelen anyagból. A modern elképzelések a földi élet eredetéről idegenek voltak számukra, de a bolygó lakói hittek a heterogenezisben (amikor új életformák származnak a meglévőkből a szaporodás módjának megváltozása következtében). Az élőlények spontán generációjának változatát arra a tényre redukálták, hogy a szerves vegyületek bomlása következtében összetettebb szerkezetű organizmusok jelentek meg a bolygón. Még Arisztotelész is levezette tanításaiban az egyszerű igazságokat, miszerint a legyek romlott táplálékból születnek, a levéltetvek - a növények leveleire telepedő harmatcseppekből, és a krokodilok - az édes víztestek alján rothadó rönkökből. A kereszténység elutasította az élet spontán eredetének elméletét, de ennek ellenére több évszázadon keresztül fennállt.

Az élő szervezetek spontán eredetére vonatkozó hipotézis végső megcáfolása a XIX. Louis Pasteur tudós kísérleteket végzett a mikrobák megjelenésének tanulmányozásával kapcsolatban. Kutatásra volt szükség ahhoz, hogy kidolgozzák a harci rendszert fertőző betegségek... A Louis Pasteur által szolgáltatott bizonyítékokat tudományos tények támasztották alá, és megerősítették az élőlények spontán megjelenésének hipotézisének következetlenségét.

Endoszimbiont

1905 -ben Konstantin Merezhkovsky orosz tudós botanikus megfogalmazta elméletét az élet eredetéről a Föld bolygón. Úgy vélte, hogy az organellumok egy része eredetileg szabadon él, de ezután endoszimbiontként egyesült egy másik sejtvel. Ez az információ azt sugallja, hogy a többféle baktérium szimbiózisba lépett és eukarióta sejtet alkotott (maggal). A szimbiotikus kapcsolat a genetikai anyag vízszintes átvitelében is segít a baktériumok között.

Kozmogónia

A kozmogónia elméletének hívei azzal érvelnek, hogy az elsődleges élet az űrben keletkezett. A hipotézis sok gyengeségek... Például számos ilyen irányú tudományos tanulmány még nem tudta megmagyarázni, hogyan keletkezett a világegyetem és a Naprendszer. A mai napig nincs olyan fizikai modell, amely elmondaná az Univerzum fejlődésének korai szakaszát. Általában az élet eredetének kozmogóniai elméleteit használták fel az emberek az égitestek és alkotóelemeik mozgásának homogenitásának magyarázatára. A kozmogónia tanításainak megfelelően a kozmikus anyag már jóval az élet megjelenése előtt kitöltötte a Föld teljes terét, majd fejlődésnek indult.

Hány éve létezik ember a Földön?

Miközben kutatják az élet eredetét bolygónkon, a tudósok szentelnek Speciális figyelem a kérdés "hány éves az emberiség a Földön?" Egészen a közelmúltig azt hitték, hogy az első emberek körülbelül 2,4 millió évvel ezelőtt jelentek meg a bolygón. Miután érdekes régészeti leleteket fedeztek fel Etiópiában, a tudósok feltételezései megváltoztak. Az információ arról, hogy hány éves az emberiség a Földön, helytelennek bizonyult. Az emberi faj több százezer évvel idősebb, körülbelül 2,8 millió évvel ezelőtt jelent meg.

Az akadémikusok új kutatása szerint az ősök modern ember(főemlősök a hominid családból) 2,8 millió évvel ezelőtt léteztek a bolygón. Ez a szám 400 ezer évvel több a korábbi feltételezésekhez képest. A tudósok erre a következtetésre jutottak, miután 2013 -ban Etiópiában végzett ásatásokon felfedezték az emberi csont töredékét. A talált töredék az állkapocs fele, amelynek 5 foga volt. Alakja alapján a kutatók megállapították, hogy az állkapocs a Homo nemzetség képviselőjéhez tartozik, és nem az Australopithecushoz. A berlini Természettudományi Múzeum szóvivője, Faisal Bibi megjegyezte, hogy a lelet megerősíti az evolúció elméletét.

V modern tudomány fontolóra veszik több elmélet az élet megjelenése a Földön. A legtöbb modern modell azt jelzi, hogy szerves vegyületek - az első élő szervezetek körülbelül a bolygón jelentek meg 4 milliárd évvel ezelőtt.

Kapcsolatban áll

Az élet megjelenésével kapcsolatos elképzelések fejlesztése

Egy bizonyos történelmi időszakban a tudósok másképp képzelték el az élet megjelenését. A huszadik századig a következő hipotézisek játszottak hatalmas szerepet tudományos körökben:

1. A spontán generáció elmélete.
2. Az élet álló állapotának elmélete.
3. Oparin elmélete (jelenleg részben támogatott).

A spontán generáció elmélete

Érdekes, hogy a bolygón az élet spontán generálódásának elmélete felmerült ősidők... Vele létezett isteni eredet elmélete a bolygó összes élő szervezetének.

Az ókori görög tudós, Arisztotelész úgy vélte a spontán generáció hipotézise igaz, míg az isteni csak eltérés a valóságtól. Azt hitte az élet spontán született.

Gondolatai szerint a spontán generáció elmélete az, hogy bizonyos körülmények között valamilyen ismeretlen "aktív elv" alkotni képes szervetlen vegyületből egyszerű organizmus.

A kereszténység európai elfogadása és elterjedése után ez a tudományos feltevés háttérbe szorult - felváltotta isteni elmélet.

Stacionárius állapotelmélet

E tudományos feltételezés szerint lehetetlen válaszolni, hogy mikor keletkezett élet a Földön, hiszen az örökké létezett... Így az elmélet követői arról tanúskodnak, hogy a fajok soha nem keletkeztek - csak eltűnhetnek vagy számukat megváltoztathatják (). A stacionárius élet hipotézise egészen népszerű volt század közepe.

Az úgynevezett "élet örökkévalóságának elmélete" általános összeomlást szenvedett, amikor megállapították, hogy Az univerzum sem létezett soha, és az ősrobbanás után jött létre. A kérdésre válaszolva: hány életforma létezett kezdetben, az a válasz adódik, hogy mind a négy, beleértve a vírusokat is, az ellentmond az általánosan elfogadottnak .

Emiatt a hipotézist nem tárgyalják tudományos körökben. Az "élet örökkévalóságának elmélete" pusztán filozófiai szempontból érdekes, mivel következtetései nagyrészt megegyeznek nem ért egyet a modern eredményekkel tudomány.

Oparin elmélete

A huszadik században a tudósok figyelmét egy Oparin akadémikus cikke vonta magára, amely újra érdeklődést mutatott az elmélet iránt spontán élet... Számos "protoorganizmust" tartott benne - koacervátum cseppeket vagy egyszerűen "elsődleges húsleveset", ahogy azokat tudományos körökben szinkronizálták.

Ezek a cseppek fehérjegolyók voltak, amelyek vonzottak molekulákat és zsírokat, amelyeket aztán megkötöztek. Így jöttek létre az első információhordozók - első gyakorlati cellák amelyek DNS -t tartalmaznak.

Ez a hipotézis egyáltalán nem ad választ arra, honnan származik, tehát tudományos körökben sokan cáfolják.

A korábbi tudományos elméletek a földi élet eredetéről nem tekinthetők alapvetőnek a modern tudományos gondolkodásban. A tudósok egy kis csoportja is ezt sugallja forró vízben kezdődhet az élet, amely a víz alatti vulkánokat veszi körül. Ez a hipotézis nem a fő, de még nem cáfolták, és ezért említésre méltó.

A földi élet keletkezésének fő elméletei

A földi élet keletkezésének fő elméletei nem is olyan régen, nevezetesen a huszadik században jelentek meg - egy olyan időszakban, amikor az emberiség több felfedezést tett, mint egész korábbi történetében.

A földi élet eredetéről szóló modern hipotéziseket számos tanulmány megerősítette különböző mértékben, és kulcsfontosságúak a tudományos körökben folyó vitákhoz. Köztük a következők:

• az élet keletkezésének biokémiai elmélete;
• RNS világhipotézis;
• a PAH világ elmélete.

Biokémiai elmélet

A kulcsot figyelembe veszik biokémiai elmélet az élet megjelenése a bolygón, amelyhez a legtöbb tudós ragaszkodik.

Kémiai evolúció megelőzte a szerves élet megjelenését... Ebben a szakaszban jelennek meg az első élő szervezetek, amelyek ennek eredményeként keletkeztek kémiai reakciók szervetlen molekulákból.

Nagyon valószínű, hogy a szerves életformák 4 milliárd évvel ezelőtt megjelentek a reakciók következtében, mivel akkor volt a legtöbb kedvező környezet.

Az 1000 fokos hőmérsékletet optimálisnak tekintik. A levegő oxigéntartalma minimális volt, mert nagy mennyiségben elpusztítja az egyszerű szerves vegyületeket.

RNS világ

Az RNS világa csak egy hipotézis, amely azt jelzi, hogy a DNS megjelenése előtt az RNS -vegyületek genetikai információkat tároltak.

Az 1980 -as években kimutatták, hogy az RNS -vegyületek autonóm módon létezhetés önismétlődni. Több millió év életciklus Az RNS oda vezetett, hogy mutációk során DNS -vegyületek keletkeztek, amely speciális géntárolóként működött. Az RNS evolúciója az volt sok kísérlettel bizonyított, amelyek részben megmagyarázzák a földi élet eredetét, és megválaszolják azt a kérdést, hogy hogyan alakult ki az élet a Földön.

A PAH -ok (poliaromás szénhidrogének) világa

A PAH -világot figyelembe veszik a kémiai fejlődés szakaszaés azt jelzi, hogy az első RNS -ek a PAH -okból keletkeztek, ami később DNS és élet létrehozásához vezetett a bolygón.

A PAH -k ma is megfigyelhetők - gyakoriak az Univerzumban, és először a kozmosz ködében fedezték fel őket. Számos kutató a PAH -okat „az élet magjának” nevezi.

Alternatív elméletek

Így történt, hogy a legérdekesebb elméletek alternatívak, és sok tudós még nevetségessé is teszi őket. Az alternatív feltevések megbízhatóságát még nem lehet megerősíteni, és ezek részben vagy nagyrészt igazak ellentmond a modern tudományos elképzeléseknek, de említésük kötelező.

Tér hipotézis

E feltételezés szerint élet soha nem létezett a Földön, és nem is származhatott itt, mivel nem voltak előfeltételei. Az első élő szervezetek a bolygón jelentek meg a kozmikus test bukása hogy magára hozta őket egy másik galaxisból.

Ez a hipotézis nem ad választ a kérdésre: hány életforma volt rajta, mik voltak és hogyan fejlődtek tovább.

Azt sem lehet megállapítani, hogy ez a kozmikus test mikor esett le. De a legfontosabb az a tudósok nem hisznek hogy bármely organizmus túl tud esni egy hulló kozmikus testen, miután belépett a Föld légkörébe.

V utóbbi évek tudósok olyan baktériumokat fedeztek fel, amelyek képesek extrém körülmények között léteznekés még a nyílt űrben is, de ha meteorit vagy aszteroida égne, biztosan nem maradtak volna életben.

UFO hipotézis

A legérdekesebb hipotéziseket kiemelve nem szabad megemlíteni azt a feltételezést, hogy a földi élet idegenek műve. E hipotézis hívei úgy vélik, hogy ilyen a hatalmas univerzum az intelligens élet más formáinak létezésének valószínűsége nagyon magas. A tudomány sem tagadja ezt a tényt. mivel az emberek még mindig nem fedezték fel a tér 99% -át.

Az UFO hipotézis követői azt mondják, hogy az egyik intelligens életforma, amelyet idegeneknek nevezünk, kifejezetten életet hozott a Földre... Számos elmélet létezik arra vonatkozóan, hogy miért alkották meg az embert.

Egyesek szerint csak a kísérlet része amely során megfigyelik az embereket. Ennek a feltevésnek a hívei nem tudnak megbízható választ adni arra, hogy miért kell megfigyelniük az embereket, és mi ennek a kísérletnek az értelme.

Ez utóbbiak azt jelzik, hogy a kozmikus lények egy bizonyos faja vesz részt az élet terjedése az univerzumbanés az emberek egyike a sok fajnak, amit létrehoztak. Ezért van néhány minden élőlény őse amit egy személy isteneknek vehet.

A földi élet keletkezésének kozmikus elmélete nem válaszol fő kérdés: Honnan származik az élet eredetileg, mielőtt a Földre hozták?

Teológiai hipotézis

Figyelem! A bolygó életének isteni elmélete a legrégebbi az összes közül, ugyanakkor a 21. század egyik legelterjedtebbnek tekintik.

A hipotézis hívei hisznek valamiféle mindenható lényben vagy lényekben, akiket általában isteneknek neveznek.

A különböző vallásokban az isteneknek különböző nevük van, valamint számuk. A kereszténység csak egy istenről beszél, mint az iszlám, de a pogányok több tucat vagy akár több száz istenben hittek, amelyek mindegyike felelős valamiért.

Például az egyik istent a szerelem teremtőjének tartják, míg a másik a tengerek ura.

A keresztények ezt hiszik Isten teremtette a földet és az életet rajta mindössze hét nap alatt. Ő teremtette meg az első férfit és nőt, akik az emberiség ősei lettek.

Mivel a bolygón élő emberek milliárdjai azonosítják magukat egy adott vallással, úgy vélik, hogy minden életet pontosan Isten vagy istenek keze teremtett.

És bár sok vallás ugyanazokat a tényeket vallja, a tudományos életben tagadja a mindenható lény létezését, amely megteremtette a világot és benne az életet, mivel ez az elmélet sok tudományos eredménynek és felfedezésnek ellentmond.

Ezenkívül az isteni hipotézis lehetetlenné teszi annak megállapítását, hogy mikor keletkezett élet a Földön. Egyes szentírások egyáltalán nem tartalmazzák ezeket az információkat, a többiekben az adatok nem esnek egybe, ami óriási kétségeket vet fel a hipotézisben.

A fenti elméletek egyike sem nem ideálisés nem tudja átfogóan feltárni a bolygó életének eredetét. Rajtad múlik, hogy melyik elméletet kell betartani.