Elämän syntyminen maan päälle on yksi vaikuttavimmista mysteereistä, joka on kummitellut ihmiskunnan mieliä koko älykkään historiamme ajan. Nykyään tiedämme hyvin, milloin ensimmäinen elämä ilmestyi planeetallemme.
Tämä tapahtui noin 4 miljardia sitten, kun kambrikauden räjähdys, ts. monisoluisten organismien nopean ilmaantumisen aika vastaa 540 miljoonan vuoden takaista aikaa. Siitä lähtien elämä maapallolla on parantunut pitkän ajan kuluessa darwinilaisen evoluution ansiosta. Ihmiselämässä ja universumissa tapahtuneet valtavat muutokset osoittavat, että evoluutiomme on jopa kiihtymässä. Teknologiamme ja elämämme kehittyvät jatkuvasti. Kuljemme eteenpäin valtavalla kiihtyvyydellä, emmekä tänään tiedä, mikä voi olla näiden kiihtyvyyksien seurausta.
Miten ensimmäinen elämä maapallolle syntyi? Mooseksen kirjan mukaan Jumala loi elämän, myös ihmisen itsensä, maan tomusta ("Jumala loi ihmisen maan tomusta", Genesis). On kummallista, että tämä yleensä vastaa todellisuutta, vaikka luonnollisesti ei selitetä, kuinka se todellisuudessa tapahtui. Vastaus tähän kysymykseen löytyy tieteen kautta, jonka tehtävänä on selittää universumissamme tapahtuvia luonnollisia prosesseja. Tiede ei toimi todistamattomilla väitteillä. Tieteen tavoitteena ei ole vain jäljittää kaikkia elämän syntyvaiheita maan päällä, vaan myös toistaa nämä vaiheet laboratorio-olosuhteissa, koska esimerkiksi fyysikot eivät vain selittäneet Auringon sisällä tapahtuvien lämpöydinreaktioiden mekanismeja vapauttaen jättimäisiä energiaa, vaan loi myös samoilla periaatteilla toimivan vetypommin. Fyysikot kutsuvat sitä pieneksi Auringoksi maan päällä. Saksalainen tiedemies G. Bethe voitti Nobel-palkinnon selityksestään Auringon sisällä tapahtuvista lämpöydinprosesseista.
Nykyään tutkijat ovat osoittaneet, että elävät organismit syntyivät elottomasta aineesta pitkässä muutosketjussa yksinkertaisista molekyyleistä ensimmäiseen elämään - bakteereihin. Bakteeri on yksisoluinen organismi, kun taas monimutkaiset elävät rakenteet ovat monisoluisia. Esimerkiksi ihminen koostuu biljoonasta solusta, kun taas bakteerissa on vain yksi. Lisäksi näiden ketjujen avulla tutkijat yrittävät luoda laboratoriossa täysin itseään lisääntyviä keinotekoisia organismeja. Näiden tutkimusten avulla voimme testata, onko ymmärryksemme monimutkaisista prosesseista, jotka johtivat ensimmäisen elämän syntymiseen, oikein. Vuonna 2009 tutkijat loivat laboratoriossa ensimmäisen molekyylijärjestelmän, joka kopioi itsensä ja pystyi kehittymään.
Biologit ovat löytäneet tavan muodostaa monimutkaisia geneettisiä molekyylejä (RNA ja DNA) käyttämällä yksinkertaisia molekyylejä (O, C, N, P), jotka olivat olemassa Maan kehityksen alkuvaiheessa useita miljardeja vuosia sitten. RNA:n ja DNA:n rakenteen löytäminen antaa meille mahdollisuuden ymmärtää biologisten molekyylien keskeisen ominaisuuden - kopioida itseään ja kehittyä. DNA on monimutkainen molekyyli, jonka molekyylipaino on biljoona, kun taas RNA:n molekyylipaino on vain 35 000. Haluan muistuttaa, että veden molekyylipaino on 18 ja hiilen 12. Maan elämän pääelementit ovat vesi. ja hiiltä. Hiili pystyy muodostamaan erilaisia kemiallisia sidoksia muiden alkuaineiden kanssa ja tuottamaan monimutkaisia orgaanisia molekyylejä, mukaan lukien lipidejä, hiilihydraatteja, proteiineja ja geneettisiä molekyylejä RNA ja DNA, jotka ovat elämän perusmolekyylejä. Siksi elämä maapallollamme on hiilipohjaista elämää, vaikka muut elämänmuodot ovat mahdollisia muualla universumissa, esimerkiksi piipohjainen elämä.
Tiedetään, että universumin pääelementit ovat vety ja helium. Huomaavainen lukija saattaa kysyä, kuinka monimutkaisia molekyylejä tai muita raskaita alkuaineita kuin vety ja helium ilmestyivät planeetallemme. Kuka "toi" heidät maan päälle? Vastaus tähän kysymykseen on meille hyvin tiedossa tähtitiedestä: niin sanotut supermassiiviset tähdet tuottavat syvyyksissään monia meille tuntemia kemiallisia alkuaineita erilaisten lämpöydinreaktioiden seurauksena. Tällaisten tähtien kuoleman jälkeen ne heittävät nämä elementit galaksiin, joista tulee osa tähtienvälistä pölyä ja planeettoja. Kaikki maan raskaat alkuaineet ovat seurausta supernovaräjähdyksistä, jotka lopulta saivat aikaan ensimmäisen elämän maan päällä.
Ilman näitä elementtejä elämä olisi yksinkertaisesti mahdotonta. Voimme jopa väittää (ehkä ylpeänä!), että olemme osa tähtikuvia ("We are star stuff!"). Esimerkiksi raudan esiintyminen kehossamme, joka määrää veremme värin, johtuu tähtien sisällä tapahtuvasta raudan tuotannosta, joka vapautuu tähden kuoleman jälkeen. Tähtien ja galaksien sisällä olevan aineen spektrianalyysi osoittaa, että kaikki maailmankaikkeuden kappaleet koostuvat samoista alkuainejoukoista, jotka muodostavat jaksollisen järjestelmän, ja kaikilla elävillä organismeilla, mukaan lukien kasvimaailma, on yhteinen esi-isä, ts. ne tulivat samasta elämän puun juuresta. Itse elämänpuu koostuu kolmesta pääosasta (eukarya, archaea, bakteerit) ja vain kaksi haaraa "eukarya" sisältää koko kasvi- ja eläinmaailman. Elämä maapallolla ei syntynyt heti, vaan melkein 10 miljardin vuoden kuluttua alkuräjähdyksestä, jolloin kaikki tarvittavat olosuhteet ensimmäisen elämän syntymiselle ilmestyivät. Mielenkiintoista on, että universumimme sai alkunsa myös jättimäisestä räjähdyksestä yhdestä "pisteestä". Tämä "piste", jota fyysikot kutsuvat "singulariteetiksi", oli kooltaan erittäin pieni ja lähes äärettömän tiheä. Inflaation (nopea laajeneminen) ja kiihtyvyysten vuoksi universumistamme on tullut tänään jättimäinen. Valo voi ylittää maailmankaikkeuden vain 14 miljardissa vuodessa, vaikka se kattaa etäisyyden maasta aurinkoon vain kahdeksassa minuutissa.
Palataan kuitenkin tämän artikkelin pääkysymykseen - kuinka ensimmäinen elämä maapallolla syntyi. 1950-luvulla kaksi merkittävää tiedemiestä Chicagon yliopistosta L. Miller ja H. Urey suorittivat mielenkiintoisen kokeen, joka osoitti, että elämä voi muodostua luonnollisesti joukosta erilaisia molekyylejä (H2, H2O, CH4, NH3), jotka olivat olemassa varhainen maapallo ja sarja kemiallisia reaktioita. Koe osoitti, että elämän perusmolekyylit - aminohapot (proteiinit) ja nukleiinihapot (RNA- ja DNA-emäkset) - voitiin helposti saada molekyyleistä, jotka olivat läsnä varhaisen Maan alkuilmakehässä. He panivat vettä, vetyä, metaania ja ammoniumia lasiputkeen ja johdattivat sen läpi voimakkaan sähkövirran, joka on analoginen luonnon salaman kanssa. Viikon kuluttua putkesta löydettiin erilaisia orgaanisia molekyylejä, mukaan lukien proteiineja. Jälkimmäiset ovat vastuussa kaikista elävän solun monimutkaisista metabolisista toiminnoista. Vaikka tällaiset kokeet olivat ensimmäinen tärkeä askel tiellä elottomasta aineesta ensimmäiseen elämään, ne eivät kuitenkaan pystyneet selittämään monia muita prosesseja, mukaan lukien siirtymistä aminohapoista (proteiineista) ensimmäiseen elämään ja erityisesti sitä, kuinka primitiivinen solu voisi lisääntyä, on kehittynyt, ts. miten se johti uuden elämän syntymiseen.
Viime aikoina tiedemiehet ovat pystyneet selittämään kaikki perusprosessit siitä, kuinka ensimmäiset elävät organismit maapallolla syntyivät elottomasta aineesta (esimerkiksi "Scientific American" -lehti, syyskuu 2009). Näihin prosesseihin kuuluu nukleotidien muodostuminen, jotka koostuvat sokereista, fosfaateista, syanidiemäksistä, asetyleenistä ja vedestä, geneettisistä molekyyleistä RNA:sta ja DNA:sta sekä protosolusta, joka synnyttää ensimmäisen elämän. RNA-molekyyli on saatettu muodostua yksinkertaisista molekyyleistä, joita oli varhaisessa maassa ennen ensimmäisen elämän muodostumista. Se oli ensimmäinen geneettinen materiaali, joka muodosti elämää maapallolla yhdessä DNA:n kanssa, joka oli seurausta myöhemmin tapahtuneesta evoluutiosta. RNA synnyttää DNA:ta, joka puolestaan synnyttää proteiineja. "RNA-maailmaan" sisältyy ensimmäisen elävän organismin ilmestyminen - protosolu, jossa on RNA-genomi, joka kykenee kopioimaan itseään ja kehittymään darwinistisesti, kun taas "DNA-maailma" sisältää bakteerisolun, jolla on DNA-genomi, proteiinit ja geenin alku. elämän puu, jolla on yhteinen esi-isä kaikelle elämälle maan päällä. Sekä RNA:lla että DNA:lla on pitkät emäkset (RNA:n tapauksessa 2-40 ja tyypillisen geenin tapauksessa 1000:sta miljoonaan), jotka sisältävät sokereita, fosfaatteja ja yksinkertaisia molekyylejä - syanidia, asetyleeniä, formaldehydiä ja vettä - joita löytyy varhainen maapallo. Nukleiinihapot (RNA ja DNA) vastaavat geneettisestä koodista ja antavat ohjeita kaikille solun prosesseille. Proteiinien muodostamiseksi nukleiinihappojen on muodostettava pitkiä ja monimutkaisia ketjuja. Kaikilla maapallon elävillä organismeilla olevilla DNA-molekyyleillä on sama rakenne, vaikka niillä on erilainen geenisarja, ja ne eroavat toisistaan DNA:nsa erilaisten yhteyksien suhteen.
Joten ensimmäisessä vaiheessa yksinkertaiset ja orgaaniset molekyylit sekä erilaiset kemialliset reaktiot johtivat nukleotidien muodostumiseen. Nukleotidien kolme komponenttia – sokerit, fosfaatit ja nukleiinihappoemäkset – muodostuivat spontaanisti yksinkertaisista molekyyleistä. Sitten yhdistetyt nukleotidit synnyttivät ensimmäisen geneettisen molekyylin - RNA:n ja sitten myöhemmässä kehitysvaiheessa DNA-molekyylin. Nukleiinihapot, jotka ovat kokoelma nukleotideja, sisältävät geneettistä tietoa. Seuraava vaihe on primitiivisen solun muodostuminen, jossa on RNA-genomi, mukaan lukien kalvo ja joka pystyy kopioimaan itseään jakautumalla. Protosolu alkoi kehittyä. Aineenvaihdunta, johon sisältyi sarja kemiallisia reaktioita, antoi protosolulle mahdollisuuden saada energiaa ympäristöstään. Seuraava vaihe on DNA:n muodostuminen ja uuden solun syntyminen DNA-genomilla, joka toimii ensisijaisena geneettisenä molekyylinä. RNA:lla on nyt välirooli DNA:n ja proteiinin välillä. Ensimmäinen bakteeri, jolla on DNA-genomi ja kalvo, ilmestyy. Se pystyy kopioimaan itseään ja kehittymään. Jos aiemmin RNA vastasi proteiinien muodostumisesta, niin nyt proteiinit ottavat RNA:n toiminnot hoitaakseen solun itsekopioinnin ja aineenvaihduntaprosesseja. Mielenkiintoista on, että vanha paradoksi - joka tuli ensin, "kana tai muna" - löytää yksinkertaisen selityksen näiden prosessien perusteella: ensin oli kana (nukleiinihapot) ja sitten muna (proteiinit) ilmestyi. Sitten proteiinit (muna) toimi nukleiinihappojen muodostumisen alkuna (kana).
Elämä on kemiallinen järjestelmä, joka pystyy kopioimaan itseään ja darwinista evoluutiota. E. Schrödinger, yksi kvanttimekaniikan perustajista, antoi kirjassaan "Elämä fysiikan näkökulmasta" seuraavan elämän määritelmän: "Elävät järjestelmät koottavat itsensä vastaan luonnon taipumusta epäjärjestykseen tai entropiaan."
Tehdään yhteenveto. Elämä alkoi sen jälkeen, kun kemialliset molekyylit varhaisessa maassa muodostivat nukleotideja, RNA:n olennaisia alkuaineita. Sitten muodostui protosolu, jossa oli RNA-genomi, seuraavassa vaiheessa muodostui DNA ja ensimmäinen bakteeri, jolla oli DNA-genomi. Bakteerit pysyivät muuttumattomina miljardeja vuosia ja alkoivat kehittyä monimutkaisemmiksi organismeiksi, kun kambrian räjähdykseksi kutsuttu aikakausi alkoi, jolloin eläinkunta kehittyi pienistä ja primitiivisistä organismeista monisoluisiksi organismeiksi. Samaan aikaan darwinilaisen evoluution perusteella ilmestyi valtava monimuotoisuus eläinmaailmasta ja noin 5 miljoonaa vuotta sitten ilmestyivät ensimmäiset humanoidiolennot, hominidit. Äskettäin löydettiin hominidi Ardi, joka on 4,4 miljoonaa vuotta vanha ja saattaa edustaa ihmisen evoluution ensimmäistä vaihetta. Nykyihmiset, homo sapiens, syntyivät noin 50 000–100 000 vuotta sitten Kaakkois-Afrikassa ja levisivät myöhemmin kaikkialle maailmaan. Egyptin pyramidit rakennettiin 5000 vuotta sitten. Noin kaksisataa vuotta sitten meistä tuli teknologinen sivilisaatio, kun sähkö löydettiin, höyrykoneet ja lentokoneet ilmestyivät. Jos tätä aikaa verrataan universumimme ikään (14 miljardia vuotta), niin se on vain 0,00001 % tästä ajasta, ts. Olemme nuori sivilisaatio, vaikka olemme onnistuneet monella tapaa. Toinen vertailu perustuu kosmisen kalenterin käyttöön. Jos oletetaan, että koko maailmankaikkeuden historia oli yhtä vuotta, niin ensimmäiset modernit ihmiset ilmestyivät vain kaksi minuuttia sitten, 11 sekuntia sitten rakennettiin Egyptin pyramidit, sekunti sitten Galileo ja Kepler osoittivat, että aurinkokunta on heliosentrinen ja vain puoli sekuntia sitten meistä tuli teknologinen sivilisaatio.
Katsotaan tulevaisuuteen ja kysytään itseltämme, onko evoluutiomme ohi. Vastataksemme tähän kysymykseen meidän on ymmärrettävä, miksi evoluutiota tapahtuu, ts. muutokset kehossamme ajan mittaan ja ilmaantuuko genomiimme uusia geenejä. Vastaus toiseen kysymykseen on löydetty - kyllä, lisää geenejä ilmaantuu ja evoluutiomme ei vain jatku, vaan myös kiihtyy ajan myötä. Tel Avivin yliopiston biologian teoreetikko Eva Jablonsky julkaisi tutkimuksensa, joka osoitti, että DNA-sekvenssistä puuttuu yli sata periytyvää muutosta. Nämä muutokset koskevat bakteereja, sieniä, kasveja ja eläimiä. Myrkylliset aineet, ruokavalio ja jopa stressi voivat aiheuttaa muutoksia genomissa. Mutaatiot ovat syy uusien geenien syntymiseen. Muutamme tänään nopeammin kuin koskaan aikaisemmin historiamme aikana.
On mielenkiintoista, että universumimme kiihtyvyys havaittiin suhteellisen äskettäin. Onko universumin kiihtyvyyden ja evoluutiomme kiihtyvyyden välillä yhteyttä? Universumin kiihtymisen syyn selittämiseksi fyysikot olettivat pimeän energian olemassaolon, ts. erityinen hylkivä voima, joka määrää universumin kiihtyvyyden. Nykyään tiedämme vähän tämän voiman luonteesta huolimatta siitä, että sadat tiedemiehet ympäri maailmaa yrittävät purkaa sen rakennetta.
Aika on maailmankaikkeuden perustavanlaatuisin ominaisuus ja se on vastuussa kaikista muutoksista maailmassamme. Syynä maailman muutoksiin voi olla se, että avaruuden lämpötila on muuttunut dramaattisesti - alkuräjähdyksen aikaan 1032K:sta (tämä lämpötila on biljoona triljoona kertaa korkeampi kuin kuumimpien tähtien keskipisteen lämpötila) 3K:een. nykyään (-270C) 14 miljardin vuoden aikana. Tätä lämpötilaa mitataan avaruuden jäännössäteilyn spektrillä, joka täyttää koko universumimme ja joka on selkeä todiste alkuräjähdyksen todellisuudesta ja siitä, että maailman alku oli olemassa. Tällainen jyrkkä avaruuden lämpötilan lasku liittyy sen laajenemiseen (inflaatioon). Tämä lämpötilan laajeneminen ja lasku ei tietenkään voi muuta kuin vaikuttaa kaikkien prosessien nopeuteen maailmankaikkeudessa, mikä aiheuttaa muutoksia ei vain universumissa, vaan vaikuttaa myös evoluutiomme tahtiin, joka jatkuu aina niin kauan kuin universumimme on olemassa ja muuttuu. ajallaan. Jos avaruuden lämpötila putoaa nollaan, universumimme tuhoutuu, mikä tarkoittaa evoluution ja elämän loppua. On outoa, että neljästä universumimme kehitysskenaariosta, joita tarkastellaan tähtitieteessä, on todisteita siitä, että universumimme tuhoutuu lopulta hallitsemattoman laajenemisen ja lämpötilan laskun absoluuttiseen nollaan vuoksi. Tämä johtopäätös perustuu niin kutsuttujen "valkoisten kääpiöiden" (valkoisen kääpiön supernovaräjähdyksen) räjähdyksiä koskevien tietojen analyysiin.
Sitten toinen alkuräjähdys ilmoittaa uuden maailmankaikkeuden ja uuden maailman alkamisesta. Tämä uusi maailmankaikkeus käy läpi täysin erilaisen kehityspolun ja sillä on erilaiset fysiikan lait erilaisilla perusvakioilla, kuten valon nopeudella, elektronin massalla, gravitaatiovakiolla jne., ja tietysti erilainen elämä. Nykyään tiedemiehet keskustelevat muiden universumien (multiuniversumien) olemassaolon mahdollisuudesta, joissa myös elämä on mahdollista, mutta perustuen muihin periaatteisiin ja muihin luonnonlakeihin.
Ilja Gulkarov, Chicago
Valeri Spiridonov, ensimmäinen ehdokas päänsiirtoon, RIA Novosti
Ihmiskunta on monien vuosien ajan yrittänyt selvittää elämän ilmestymisen todellista syytä ja historiaa planeetallemme. Hieman yli sata vuotta sitten lähes kaikissa maissa ei tullut mieleenkään kyseenalaistaa teoriaa jumalallisesta väliintulosta ja korkeimman henkisen olennon luomisesta.
Tilanne muuttui Charles Darwinin suurimman teoksen julkaisun jälkeen marraskuussa 1859, ja nyt tästä aiheesta on paljon kiistaa. Darwinin evoluutioteorian kannattajien määrä Euroopassa ja Aasiassa on viime vuosikymmenen lopun mukaan yli 60-70 %, USA:ssa noin 20 % ja Venäjällä noin 19 %.
Monissa maissa nykyään kehotetaan jättämään Darwinin työ koulun opetussuunnitelman ulkopuolelle tai ainakin tutkimaan sitä muiden todennäköisten teorioiden kanssa. Jos emme puhu uskonnollisesta versiosta, johon suurin osa maailman väestöstä on taipuvainen, on nykyään olemassa useita perusteorioita elämän alkuperästä ja kehityksestä, jotka kuvaavat sen kehitystä eri vaiheissa.
Panspermia
Panspermia-ajatuksen kannattajat ovat vakuuttuneita siitä, että ensimmäiset mikro-organismit tuotiin Maahan avaruudesta. Tätä mieltä olivat kuuluisa saksalainen tietosanakirjailija Hermann Helmholtz, englantilainen fyysikko Kelvin, venäläinen tiedemies Vladimir Vernadsky ja ruotsalainen kemisti Svante Arrhenius, jota pidetään nykyään tämän teorian perustajana.
On tieteellisesti vahvistettu, että maapallolta on toistuvasti löydetty meteoriitteja Marsista ja muilta planeetoilta, mahdollisesti komeetoista, jotka voisivat tulla jopa vieraista tähtijärjestelmistä. Kukaan ei epäile tätä nykyään, mutta ei ole vielä selvää, kuinka elämä olisi voinut syntyä muissa maailmoissa. Pohjimmiltaan panspermian apologeetit siirtävät "vastuun" tapahtuvista vieraille sivilisaatioille.
Alkukeittoteoria
Tämän hypoteesin syntyä helpotti Harold Ureyn ja Stanley Millerin 1950-luvulla tehdyt kokeet. He pystyivät luomaan uudelleen melkein samat olosuhteet kuin planeettamme pinnalla ennen elämän syntyä. Pienet sähköpurkaukset ja ultraviolettivalo johdettiin molekyylivedyn, hiilimonoksidin ja metaanin seoksen läpi.
Tämän seurauksena metaani ja muut primitiiviset molekyylit muuttuivat monimutkaisiksi orgaanisiksi aineiksi, mukaan lukien kymmeniä aminohappoja, sokeria, lipidejä ja jopa nukleiinihappojen alkuja.
Suhteellisen äskettäin, maaliskuussa 2015, Cambridgen yliopiston tutkijat John Sutherlandin johdolla osoittivat, että kaikenlaisia "elämän molekyylejä", mukaan lukien RNA, proteiineja, rasvoja ja hiilihydraatteja, voidaan saada samankaltaisilla reaktioilla, joissa yksinkertainen epäorgaaninen hiili yhdisteet, rikkivety, metallisuolat ja fosfaatit.
Savinen elämän henkäys
Yksi elämän evoluution edellisen version suurimmista ongelmista on se, että monet orgaaniset molekyylit, mukaan lukien sokerit, DNA ja RNA, ovat liian hauraita kerääntyäkseen riittävinä määrinä Maan alkumeren vesiin, missä sitä aiemmin luultiin eniten. evolutionistit, ensimmäiset elävät olennot syntyivät.
Brittiläinen kemisti Alexander Cairns-Smith uskoo, että elämä on "savesta" eikä vedestä - optimaalinen ympäristö monimutkaisten orgaanisten molekyylien kerääntymiselle ja komplikaatiolle löytyy savimineraalien huokosten ja kiteiden sisäpuolelta, ei Darwinin "alkulampusta". " tai Miller-Ureyn teorioiden valtameri.
Itse asiassa evoluutio alkoi kiteiden tasolta, ja vasta sitten, kun yhdisteet muuttuivat riittävän monimutkaisiksi ja stabiileiksi, ensimmäiset elävät organismit lähtivät "avomatkalle" Maan ensisijaiseen valtamereen.
Elämää meren pohjassa
Tämän ajatuksen kanssa kilpailee nykyään suosittu ajatus, jonka mukaan elämä ei ole syntynyt valtameren pinnalta, vaan sen pohjan syvimmiltä alueilta, "mustien tupakoitsijoiden", vedenalaisten geysirien ja muiden geotermisten lähteiden läheisyydestä.
Niiden päästöissä on runsaasti vetyä ja muita aineita, jotka tutkijoiden mukaan voisivat kerääntyä kalliorinteille ja tarjota ensimmäiselle elämälle kaikki tarvittavat ravintoresurssit ja reaktiokatalyytit.
Todisteena tästä voidaan tunnistaa nykyaikaisissa ekosysteemeissä, jotka ovat samankaltaisten lähteiden läheisyydessä kaikkien maapallon valtamerten pohjalla - niihin ei kuulu vain mikrobeja, vaan jopa monisoluisia eläviä olentoja.
RNA-universumi
Dialektisen materialismin teoria perustuu periaateparin samanaikaiseen yhtenäisyyteen ja loputtomaan taisteluun. Puhumme tiedon perinnöllisyydestä ja rakenteellisista biokemiallisista muutoksista. Versio elämän alkuperästä, jossa RNA:lla on keskeinen rooli, on kulkenut pitkän matkan 1960-luvun ilmestymisestä 1980-luvun lopulle, jolloin se sai nykyaikaiset piirteensä.
Toisaalta RNA-molekyylit eivät ole yhtä tehokkaita tiedon tallentamisessa kuin DNA, mutta ne pystyvät samanaikaisesti nopeuttamaan kemiallisia reaktioita ja koomaan kopioita itsestään. On ymmärrettävä, että tutkijat eivät ole vielä pystyneet osoittamaan, kuinka koko RNA-elämän evoluutioketju toimi, ja siksi tämä teoria ei ole vielä saanut yleistä hyväksyntää.
Protosolut
Toinen tärkeä kysymys elämän evoluutiossa on mysteeri, kuinka tällaiset RNA- tai DNA- ja proteiinimolekyylit "aidattiin" ulkomaailmasta ja muuttuivat ensimmäisiksi erillisiksi soluiksi, joiden sisältö on suojattu joustavalla kalvolla tai puoliksi läpäisevä kova kuori.
Tämän alan edelläkävijä oli kuuluisa Neuvostoliiton kemisti Alexander Oparin, joka osoitti, että kaksinkertaisen rasvamolekyylikerroksen ympäröimillä vesipisaroilla voi olla samanlaisia ominaisuuksia.
Hänen ideansa panivat henkiin kanadalaiset biologit Jack Szostakin johdolla, vuoden 2009 fysiologian tai lääketieteen Nobelin palkinnon voittaja. Hänen tiiminsä pystyi "pakkaamaan" yksinkertaisen joukon RNA-molekyylejä, jotka pystyvät replikoitumaan itse rasvamolekyylien kalvoon lisäämällä magnesiumioneja ja sitruunahappoa ensimmäisen "protosolun" sisään.
Endosymbioosi
Toinen elämän evoluution mysteeri on se, kuinka monisoluiset olennot syntyivät ja miksi ihmisten, eläinten ja kasvien solut sisältävät erikoiskappaleita, kuten mitokondrioita ja kloroplasteja, joilla on epätavallisen monimutkainen rakenne.
Saksalainen kasvitieteilijä Andreas Schimper ajatteli ensin tätä ongelmaa ehdottaen, että kloroplastit olivat aiemmin itsenäisiä organismeja, jotka muistuttivat sinileviä, jotka "ystävystyivät" kasvien esi-isien solujen kanssa ja alkoivat elää niiden sisällä.
Tämän ajatuksen kehittivät myöhemmin venäläinen kasvitieteilijä Konstantin Merezhkovsky ja amerikkalainen evolutionisti Lynn Margulis, jotka osoittivat, että mitokondrioilla ja mahdollisesti kaikilla muilla solujemme monimutkaisilla organelleilla on samanlainen alkuperä.
Kuten "RNA-maailman" ja "savi" -evoluution teorioissa, endosymbioosin idea herätti aluksi paljon kritiikkiä useimmilta tiedemiehiltä, mutta nykyään melkein kaikki evolutionistit eivät epäile sen oikeellisuutta.
Kuka on oikeassa ja kuka väärässä?
Monet tieteelliset teokset ja erikoistutkimukset on löydetty darwinilaisten hypoteesien puolesta, erityisesti "siirtymämuotojen" alalla. Darwinilla ei ollut tarvittavaa määrää arkeologisia esineitä tieteellisten töidensä tueksi, koska hän oli suurimmaksi osaksi henkilökohtaisten arvausten ohjaama.
Esimerkiksi pelkästään viimeisen kymmenen vuoden aikana tiedemiehet ovat löytäneet useiden samankaltaisten evoluution "kadonneiden linkkien" jäänteitä, kuten Tiktaalik ja Indohyus, joiden avulla voimme vetää rajan maaeläinten ja kalojen sekä valaiden ja virtahepojen välille.
Toisaalta skeptikot väittävät usein, että tällaiset eläinlajit eivät ole todellisia siirtymämuotoja, mikä aiheuttaa jatkuvia loputtomia kiistoja darwinismin kannattajien ja vastustajien välillä.
Toisaalta tavallisilla E. colilla ja erilaisilla monisoluisilla olennoilla tehdyt kokeet osoittavat selvästi, että evoluutio on todellista ja että eläimet voivat nopeasti sopeutua uusiin elinolosuhteisiin ja hankkia uusia piirteitä, joita heidän esivanhemmillaan ei ollut 100-200 sukupolvea sitten.
On syytä muistaa, että merkittävä osa nyky-yhteiskunnasta on edelleen taipuvainen uskomaan korkeamman jumalallisen älyn tai maan ulkopuolisten sivilisaatioiden olemassaoloon, jotka perustivat elämän maan päällä. Toistaiseksi ei ole olemassa yhtä oikeaa teoriaa, ja ihmiskunnan ei ole vielä vastattava tähän kysymykseen tulevaisuudessa.
Modernissa tieteessä he pitävät useita teorioita elämän alkuperä maan päällä. Useimmat nykyaikaiset mallit osoittavat, että orgaaniset yhdisteet - ensimmäiset elävät organismit ilmestyivät planeetalle suunnilleen 4 miljardia vuotta sitten.
Yhteydessä
Ideoiden kehittäminen elämän syntymisestä
Tietyllä historiallisella ajanjaksolla tiedemiehillä oli erilaisia käsityksiä siitä, miten elämä ilmestyi. 1900-luvulle asti seuraavilla hypoteeseilla oli valtava rooli tieteellisissä piireissä:
- Spontaanien sukupolven teoria.
- Teoria elämän liikkumattomasta tilasta.
- Oparinin teoria (osittain tuettu nyt).
Spontaanien sukupolven teoria
Se on mielenkiintoista, mutta teoria planeetan spontaanista elämän sukupolvelta syntyi muinaiset ajat. Hän oli olemassa jumalallisen alkuperän teoria kaikki planeetan elävät organismit.
Muinainen kreikkalainen tiedemies Aristoteles uskoi siihen spontaanin sukupolven hypoteesi on totta, kun taas jumalallinen on vain poikkeama todellisuudesta. Hän uskoi sen elämä alkoi spontaanisti.
Hänen ajatuksensa mukaan spontaanin sukupolven teoria on, että jokin ihmisille tuntematon "aktiivinen periaate" tietyissä olosuhteissa pystyy luomaan epäorgaanisesta yhdisteestä yksinkertainen organismi.
Kristinuskon omaksumisen ja leviämisen jälkeen Euroopassa tämä tieteellinen oletus haihtui taustalle - sen paikan otti jumalallinen teoria.
Tasaisen tilan teoria
Tämän tieteellisen oletuksen mukaan on mahdotonta vastata, milloin elämä syntyi maan päällä, koska se ollut olemassa ikuisesti. Siten teorian kannattajat todistavat, että lajit eivät koskaan syntyneet - ne voivat vain kadota tai muuttaa lukumääräänsä (). Kiinteän elämäntilan hypoteesi oli varsin suosittu tähän asti 1900-luvun puolivälissä.
Niin kutsuttu "elämän ikuisuuden teoria" kärsi yleisen romahduksen, kun todettiin, että Universumia ei myöskään aina ollut olemassa., mutta se luotiin alkuräjähdyksen jälkeen. Vastaamalla kysymykseen: kuinka monta elämänmuotoa oli alun perin olemassa, saadaan vastaus, että kaikki neljä, mukaan lukien virukset, jotka on ristiriidassa yleisesti hyväksytyn kanssa .
Tästä syystä hypoteesista ei keskustella akateemisissa tieteellisissä piireissä. "Elämän ikuisuuden teoria" on yksinomaan filosofisesti kiinnostava, koska sen päätelmät ovat suurelta osin eivät vastaa nykyajan saavutuksia Tieteet.
Oparinin teoria
1900-luvulla tiedemiesten huomion kiinnitti akateemikko Oparinin artikkeli, joka palautti kiinnostuksen teoriaa kohtaan. spontaani elämän sukupolvi. Hän piti siinä joitain "proto-organismeja" - koacervaattipisaroita tai yksinkertaisesti "primaarilientä", kuten niitä kutsuttiin tieteellisissä piireissä.
Nämä pisarat olivat proteiinipalloja, jotka vetivät puoleensa molekyylejä ja rasvoja, jotka sitten sitoutuivat. Näin luotiin ensimmäiset tallennusvälineet - ensimmäiset esitteet, jotka sisältävät DNA:ta.
Tämä hypoteesi ei vastaa, mistä se tuli, ja siksi akateemisissa piireissä monet ihmiset kiistävät sen.
Aikaisempia teorioita elämän syntymisestä maapallolla ei pidetä perustavanlaatuisina modernissa tieteellisessä ajattelussa. Pieni ryhmä tutkijoita myös ehdottaa sitä elämä olisi voinut syntyä kuumasta vedestä, joka ympäröi vedenalaisia tulivuoria. Tämä hypoteesi ei pääasiallinen, mutta sitä ei ole vielä kumottu, ja siksi se on mainitsemisen arvoinen.
Perusteoriat elämän syntymisestä maapallolla
Tärkeimmät teoriat elämän alkuperästä maapallolla ilmestyivät ei niin kauan sitten, nimittäin 1900-luvulla - aikana, jolloin ihmiskunta teki enemmän löytöjä kuin koko aikaisemmassa historiassaan.
Nykyaikaiset hypoteesit elämän syntymisestä maapallolla on vahvistettu vaihtelevassa määrin useissa tutkimuksissa, ja ne ovat keskeisiä keskustelulle akateemisissa piireissä. Niistä voidaan mainita seuraavat:
- biokemiallinen teoria elämän alkuperästä;
- RNA-maailman hypoteesi;
- PAH-maailman teoria.
Biokemiallinen teoria
Katsottu avaimeksi biokemiallinen teoria elämän alkuperä planeetalla, jota useimmat tutkijat noudattavat.
Kemiallinen evoluutio edelsi orgaanisen elämän ilmaantumista. Juuri tässä vaiheessa ilmestyvät ensimmäiset elävät organismit, jotka syntyivät seurauksena kemialliset reaktiot epäorgaanisista molekyyleistä.
Orgaanisten elämänmuotojen ilmaantuminen 4 miljardia vuotta sitten reaktioiden seurauksena on erittäin todennäköistä, sillä silloin eniten suotuisa ympäristö.
1000 asteen lämpötilaa pidetään optimaalisena. Ilman happipitoisuus oli minimaalinen, koska suurissa määrissä se tuhoaa yksinkertaisia orgaanisia yhdisteitä.
RNA maailma
RNA-maailma on vain hypoteesi, joka osoittaa, että ennen DNA:n syntyä RNA-yhdisteet varastoivat geneettistä tietoa.
1980-luvulla todistettiin, että RNA-yhdisteet voisi olla olemassa itsenäisesti ja toistaa itseään. Miljoonien vuosien RNA-elinkaari on johtanut siihen tosiasiaan Mutaatioiden aikana syntyi DNA-yhteyksiä, joka toimi erikoistuneina geenivarastoja. RNA:n evoluutio oli monilla kokeilla todistettu, jotka selittävät osittain elämän syntyä maapallolla ja vastaavat kysymykseen elämän kehittymisestä maapallolla.
PAH-yhdisteiden (polyaromaattisten hiilivetyjen) maailma
PAH-yhdisteiden maailmaa tarkastellaan kemiallisen evoluution vaihe ja osoittaa, että ensimmäiset RNA:t syntyivät PAH-yhdisteistä, mikä johti myöhemmin DNA:n ja elämän syntymiseen planeetalla.
PAH-yhdisteitä voidaan havaita vielä tänäkin päivänä – ne ovat laajalle levinneitä universumissa, ja ne löydettiin ensin sumuista koko kosmoksessa. Monet tutkijat kutsuvat PAH-yhdisteitä "elämän siemeniksi".
Vaihtoehtoisia teorioita
Sattuu vain niin, että mielenkiintoisimmat teoriat ovat vaihtoehtoisia, ja monet tiedemiehet jopa nauravat niitä. Vaihtoehtoisten oletusten luotettavuutta ei voida vielä vahvistaa, ja ne ovat osittain tai suurelta osin ovat ristiriidassa nykyajan tieteellisten käsitysten kanssa, mutta niiden mainitseminen on pakollista.
Avaruushypoteesi
Tämän oletuksen mukaan maapallolla ei ole koskaan ollut elämää, eikä se voinut syntyä täältä, koska siihen ei ollut edellytyksiä. Ensimmäiset elävät organismit ilmestyivät planeetalle sen jälkeen kosmisen ruumiin putoaminen, joka toi heidät itseensä toisesta galaksista.
Tämä hypoteesi ei vastaa kysymykseen: kuinka monta elämänmuotoa oli, mitä ne olivat ja miten ne kehittyivät edelleen.
On myös mahdotonta määrittää, milloin tämä kosminen kappale putosi. Mutta tärkeintä on tiedemiehet eivät usko että mikä tahansa organismi voisi selviytyä putoavan kosmisen kappaleen päällä sen jälkeen, kun se on päässyt Maan ilmakehään.
Viime vuosina tutkijat ovat löytäneet bakteereja, jotka voivat olemassa äärimmäisissä olosuhteissa ja jopa ulkoavaruudessa, mutta jos meteoriitti tai asteroidi palaisi, ne eivät varmasti olisi selvinneet.
UFO-hypoteesi
Mielenkiintoisimpia hypoteeseja korostettaessa ei voi olla mainitsematta oletusta, että elämä maapallolla on muukalaisten työtä. Tämän hypoteesin kannattajat uskovat, että niin laajassa maailmankaikkeudessa muiden älykkään elämän muotojen olemassaolon todennäköisyys on erittäin korkea. Tiede ei myöskään kiistä tätä tosiasiaa., koska ihmiset eivät ole vielä tutkineet 99 % avaruudesta.
UFO-hypoteesin seuraajat sanovat, että yksi älykkäistä elämänmuodoista, jota kutsumme avaruusolioiksi tarkoituksella toi elämää Maahan. On olemassa useita teorioita siitä, miksi he loivat ihmisen.
Jotkut sanovat, että se on vain osa kokeilua, jonka aikana he tarkkailevat ihmisiä. Tämän oletuksen kannattajat eivät voi antaa luotettavaa vastausta siihen, miksi heidän täytyy tarkkailla ihmisiä ja mikä on tämän kokeen tarkoitus.
Jälkimmäiset osoittavat, että tietty kosmisten olentojen rotu on mukana elämän leviäminen maailmankaikkeudessa, ja ihmiset ovat yksi monista heidän luomistaan roduista. Siksi niitä on olemassa kaiken elävän esi-isät, jota ihminen voisi pitää jumalina.
Kosminen teoria elämän syntymisestä maapallolla ei vastaa pääkysymykseen: mistä elämä alun perin syntyi ennen kuin se tuotiin Maahan?
Teologinen hypoteesi
Huomio! Jumalallinen teoria elämän alkuperästä planeetalla on vanhin kaikista, ja samalla sitä pidetään yhtenä 2000-luvun yleisimmistä.
Hypoteesin kannattajat uskovat johonkin kaikkivoipaan olentoon tai olentoihin, joita yleensä kutsutaan jumaliksi.
Eri uskonnoissa jumalilla on eri nimet ja niiden lukumäärä. Kristinusko puhuu vain yhdestä jumalasta, kuten islamista, mutta pakanat uskoivat kymmeniin tai jopa satoihin jumaliin, joista jokainen on vastuussa jostakin tietystä.
Esimerkiksi yhtä jumalaa pidetään rakkauden luojana ja toista merien hallitsijana.
Kristityt uskovat siihen Jumala loi maan ja elämän siihen vain seitsemässä päivässä. Hän loi ensimmäisen miehen ja naisen, joista tuli ihmiskunnan esi-isät.
Koska miljardit ihmiset planeetalla tunnistavat itsensä tiettyyn uskontoon, he uskovat, että kaikki elämä on luotu jumalan tai jumalien käsin.
Ja vaikka monet uskonnot jakavat samat tosiasiat, tieteellisissä piireissä kiistää kaikkivaltiaan olennon olemassaolon, joka loi maailman ja elämän siinä, koska tämä teoria on ristiriidassa monien tieteellisten saavutusten ja löytöjen kanssa.
Myöskään jumalallinen hypoteesi ei anna mahdollisuutta määrittää, milloin elämä syntyi maan päällä. Jotkut kirjoitukset eivät sisällä tätä tietoa ollenkaan, toisissa tiedot eivät yksinkertaisesti täsmää, mikä asettaa hypoteesin suuren epäilyn.
Ei mikään yllä olevista teorioista ei ihanteellinen eikä se voi käsitellä kattavasti kysymystä elämän alkuperästä planeetalla. Mitä teoriaa noudattaa, on sinun päätettävissäsi.
Nykyaikainen teoria elämän alkuperästä maapallolla
Elämän kehitysvaiheet maapallolla
Bottom line
Yhteenvetona edellä olevasta voimme päätellä, että elämä alkoi 4 miljardia vuotta sitten. Elämän kehityksen ensimmäinen vaihe oli kemiallinen, jonka jälkeen ne luotiin RNA ja DNA ja sitten kaikki viisi tunnettua elämänmuotoa.
Vaihtoehtoiset teoriat, joita tieteellisissä piireissä ei tueta, kertovat toisenlaisen tarinan. Niiden joukossa on syytä huomata kosminen ja teologinen(jumalallinen). Nykyaikaiset hypoteesit elämän syntymisestä maapallolla ovat edistyksellisempiä, mutta vanhoja ei voida jättää huomiotta.
Miten elämä syntyi maan päälle? Vastauksen löytäminen tähän kysymykseen on aina kiinnostanut tutkijoita. Mutta yhtä tärkeä ja mielenkiintoinen on etsiä vastausta toiseen kysymykseen - milloin elämä syntyi? Sen lisäksi, että tutkijat selvittävät prosessia, jolla elottomat elementit muodostivat ensimmäiset elävät organismit (tunnetaan nimellä abiogeneesi), tutkijat yrittävät myös selvittää, missä elämänvaiheessa ensimmäiset elävät organismit ilmestyivät siihen.
Kanadalaisen tutkijaryhmän tekemä uusi tutkimus käytti kahta lähestymistapaa tutkiakseen edellä esitettyä kysymystä - milloin elämä syntyi maapallolla? Yhdistämällä astrofysiikan ja geofysikaaliset tiedot geologisista näytteistä löydettyihin biosignaaleihin tiedemiehet arvioivat, että elämä syntyi noin 200-800 miljoonaa vuotta sen jälkeen, kun Maa tuli asuttavaksi (noin 3,7 miljardia vuotta sitten). Tällä tutkimuksella voi olla suuri vaikutus tutkijoiden ymmärrykseen siitä, kuinka kauan kestää elämän syntyminen Maan kaltaisille planeetoille.
Löydöksiä kuvaava tutkimus julkaistiin äskettäin Astrobiology-lehdessä otsikolla "Constraining the Time Range for the Origin of Life on Earth".
Tutkimuksensa aikana tutkijat päättivät määrittää ajanjakson, jonka kuluessa se ilmestyi maan päälle. Kuten todettiin, tutkijat analysoivat toisaalta astrofysikaalisia ja geofysikaalisia tietoja ja toisaalta geologisista näytteistä löydettyjä biosignaaleja. Tämä mahdollisti aikaparametrien määrittämisen, joissa ne ilmenivät.
Astrofysiikan ja geofysikaalisten tietojen perusteella ryhmä pystyi määrittämään biologisten prosessien mahdollisen alun maapallolla 4,5–3,9 miljardia vuotta sitten. Sitten tutkijat määrittelivät biologisten prosessien alkamisen maapallolla 3,7 miljardia vuotta sitten käyttämällä biomarkkerina sedimenttialkuperää olevien grafiittipallojen stomatoliitteja ja kevyitä hiilimerkkejä.
Näiden kahden rajan välinen aikaväli antaa meille käsityksen siitä, kuinka kauan kesti ensimmäisten elämänmuotojen ilmaantuminen. "Todisteet viittaavat siihen, että maapallolla kesti 200-800 miljoonaa vuotta tämän saavuttamiseen. Tämä on suhteellisen lyhyt aika, kun otetaan huomioon, että planeetta on ollut asuttava 4,5-3,9 miljardia vuotta ja pysyy asuttavana vielä noin miljardi vuotta", sanoi yksi tutkimuksen tekijöistä.
Tehdyllä tutkimuksella on merkittävä merkitys maan elämän syntyprosessin tutkimisessa, mutta sitä tuskin voidaan käyttää yleisimpiin. Kuitenkin sen ymmärtäminen, kuinka kauan elämän syntyminen meidän kaltaisellemme planeetalle voisi olla hyödyllistä tutkittaessa vähemmän yleisiä Maan kaltaisia eksoplaneettoja. Tällä hetkellä tietomme muita tähtiä kiertävistä planeetoista on liian rajallinen.
On kuitenkin selvää, että julkaistu työ on erittäin hyödyllinen parantamaan ymmärrystämme elämän alkuperästä maapallolla. Tulevina vuosina käyttöön otetut huippumodernit ja seuraavan sukupolven maanpäälliset instrumentit antavat tutkijoille mahdollisuuden tutkia eksoplaneettoja ennennäkemättömillä yksityiskohdilla. Lisätietojen ilmaantuessa voi ilmaantua uusia tieteellisiä arvioita prosesseista, joiden aikana maapallon kaltaisilla eksoplaneetoilla voi syntyä elämää. Mutta kunnes nämä mielenkiintoiset ajat saapuvat, tutkijat jatkavat tutkimustaan etsiessään vastauksia modernin tieteen kiehtovimpiin kysymyksiin - miten ja milloin elämä syntyi Maahan?
Saatat pitää näistä artikkeleista:
Elämän alkuperä maapallolla on yksi vaikeimmista ja samalla oleellisimmista ja mielenkiintoisimmista kysymyksistä nykyaikaisessa luonnontieteessä.
Maapallo syntyi luultavasti 4,5-5 miljardia vuotta sitten jättimäisestä kosmisen pölyn pilvestä. jonka hiukkaset puristettiin kuumaksi palloksi. Siitä vapautui vesihöyryä ilmakehään ja vettä putosi ilmakehästä hitaasti jäähtyvän maan päälle miljoonien vuosien ajan sateen muodossa. Esihistoriallinen valtameri muodostui maan pinnan syvennyksiin. Alkuperäinen elämä syntyi siinä noin 3,8 miljardia vuotta sitten.
Elämän syntyminen maan päälle
Miten planeetta itse syntyi ja miten meret ilmestyivät sille? Tästä on yksi laajalti hyväksytty teoria. Sen mukaan maa muodostui kosmisen pölyn pilvistä, jotka sisälsivät kaikki luonnossa tunnetut kemialliset alkuaineet, jotka puristettiin palloksi. Kuuma vesihöyry karkasi tämän punakuuman pallon pinnalta peittäen sen jatkuvaan pilveen. Pilvien vesihöyry jäähtyi hitaasti ja muuttui vedeksi, joka putosi runsaina jatkuvina sateina vielä kuumalle, palavalle. Maapallo. Pinnallaan se muuttui jälleen vesihöyryksi ja palasi ilmakehään. Miljoonien vuosien aikana maapallo menetti vähitellen niin paljon lämpöä, että sen nestepinta alkoi kovettua jäähtyessään. Näin muodostui maankuori.
Kului miljoonia vuosia, ja maan pinnan lämpötila laski entisestään. Sadevesi lakkasi haihuttamasta ja alkoi virrata valtaviin lätäköihin. Näin alkoi veden vaikutus maan pinnalle. Ja sitten, lämpötilan laskun vuoksi, tapahtui todellinen tulva. Aiemmin ilmakehään haihtunut ja sen komponentiksi muuttunut vesi putosi jatkuvasti maahan, ukkonen ja salamoiden myötä pilvistä satoi voimakkaita sateita.
Vähitellen maanpinnan syvimpiin syvennyksiin kertyi vettä, joka ei enää ehtinyt haihtua kokonaan. Sitä oli niin paljon, että planeetalle muodostui vähitellen esihistoriallinen valtameri. Salama iski taivaalle. Mutta kukaan ei nähnyt tätä. Maapallolla ei ollut vielä elämää. Jatkuva sade alkoi rapauttaa vuoria. Heistä virtasi vettä meluisissa puroissa ja myrskyisissä joissa. Miljoonien vuosien aikana vesivirrat ovat syöpyneet syvästi maan pintaa ja laaksoja on syntynyt paikoin. Ilmakehän vesipitoisuus laski, ja planeetan pinnalle kertyi yhä enemmän.
Jatkuva pilvipeite ohensi, kunnes eräänä kauniina päivänä ensimmäinen auringonsäde kosketti Maata. Jatkuva sade on lakannut. Suurin osa maasta oli esihistoriallisen valtameren peitossa. Yläkerroksistaan vesi huuhtoi pois valtavan määrän liukoisia mineraaleja ja suoloja, jotka putosivat mereen. Siitä peräisin oleva vesi haihtui jatkuvasti muodostaen pilviä, ja suolat laskeutuivat, ja ajan myötä merivesi suolaantui asteittain. Ilmeisesti joissakin muinaisina aikoina vallinneissa olosuhteissa muodostui aineita, joista syntyi erityisiä kiteisiä muotoja. Ne kasvoivat, kuten kaikki kiteet, ja synnyttivät uusia kiteitä, jotka lisäsivät itseensä yhä enemmän aineita.
Auringonvalo ja mahdollisesti erittäin voimakkaat sähköpurkaukset toimivat energianlähteenä tässä prosessissa. Ehkä ensimmäiset Maan asukkaat - prokaryootit, organismit ilman muodostunutta ydintä, samanlaiset kuin nykyaikaiset bakteerit - syntyivät tällaisista elementeistä. He olivat anaerobeja, eli he eivät käyttäneet vapaata happea hengitykseen, jota ei vielä ollut ilmakehässä. Heidän ravinnonlähteenä olivat orgaaniset yhdisteet, jotka syntyivät edelleen elottomassa Maassa auringon ultraviolettisäteilylle, salamapurkauksille ja tulivuorenpurkauksissa syntyneelle lämmölle altistumisen seurauksena.
Elämä oli silloin ohuessa bakteerikalvossa säiliöiden pohjalla ja kosteissa paikoissa. Tätä elämän kehityksen aikakautta kutsutaan arkeaksi. Bakteereista ja ehkä täysin itsenäisellä tavalla syntyi pieniä yksisoluisia organismeja - vanhimmat alkueläimet.
Miltä primitiivinen maapallo näytti?
Kelataanpa eteenpäin 4 miljardia vuotta sitten. Ilmakehä ei sisällä vapaata happea, se löytyy vain oksideista. Lähes ei mitään ääniä paitsi tuulen vihellys, laavasta purkautuvan veden suhina ja meteoriittien törmäykset maan pinnalle. Ei kasveja, ei eläimiä, ei bakteereja. Ehkä tältä maapallo näytti, kun sille ilmestyi elämä? Vaikka tämä ongelma on jo pitkään ollut huolenaihe monille tutkijoille, heidän mielipiteensä tästä asiasta vaihtelevat suuresti. Kivet saattoivat kertoa maan olosuhteista tuolloin, mutta ne tuhoutuivat kauan sitten geologisten prosessien ja maankuoren liikkeiden seurauksena.
Teoriat elämän alkuperästä maan päällä
Tässä artikkelissa puhumme lyhyesti useista elämän syntyä koskevista hypoteeseista, jotka heijastavat nykyaikaisia tieteellisiä ideoita. Tunnetun elämän syntymisen asiantuntijan Stanley Millerin mukaan voimme puhua elämän syntymisestä ja sen evoluution alkamisesta siitä hetkestä lähtien, kun orgaaniset molekyylit organisoituivat itse rakenteiksi, jotka pystyivät uusiutumaan. . Mutta tämä herättää muita kysymyksiä: kuinka nämä molekyylit syntyivät; miksi he saattoivat lisääntyä ja kokoontua rakenteisiin, jotka synnyttivät eläviä organismeja; mitä ehtoja tähän tarvitaan?
Elämän syntymisestä maapallolla on useita teorioita. Esimerkiksi yksi pitkäaikaisista hypoteeseista sanoo, että se tuotiin Maahan avaruudesta, mutta tästä ei ole vakuuttavia todisteita. Lisäksi tuntemamme elämä on yllättävän sopeutunut olemaan juuri maanpäällisissä olosuhteissa, joten jos se olisi syntynyt Maan ulkopuolella, se olisi ollut maanpäällisellä planeetalla. Useimmat nykyajan tiedemiehet uskovat, että elämä syntyi maapallolla, sen merissä.
Biogeneesi teoria
Elämän syntyä koskevien oppien kehittämisessä biogeneesin teorialla - elävien olentojen synty vain elävistä - on merkittävä paikka. Mutta monet pitävät sitä kestämättömänä, koska se asettaa elävän pohjimmiltaan vastakkain elottomaan ja vahvistaa tieteen hylkäämän ajatuksen elämän ikuisuudesta. Abiogeneesi - ajatus elävien olioiden alkuperästä elottomista olennoista - on nykyajan elämän syntyteorian alkuperäinen hypoteesi. Vuonna 1924 kuuluisa biokemisti A.I. Oparin ehdotti, että voimakkailla sähköpurkauksilla maan ilmakehässä, joka 4-4,5 miljardia vuotta sitten koostui ammoniakista, metaanista, hiilidioksidista ja vesihöyrystä, voisi syntyä yksinkertaisimpia orgaanisia yhdisteitä, jotka ovat välttämättömiä elämää. Akateemikko Oparinin ennustus toteutui. Vuonna 1955 amerikkalainen tutkija S. Miller sai sähkövaraukset kaasujen ja höyryjen seoksen läpi, ja hän sai yksinkertaisimmat rasvahapot, urean, etikka- ja muurahaishapot sekä useita aminohappoja. Niinpä 1900-luvun puolivälissä proteiinin kaltaisten ja muiden orgaanisten aineiden abiogeeninen synteesi suoritettiin kokeellisesti olosuhteissa, jotka toistivat primitiivisen Maan olosuhteet.
Panspermian teoria
Panspermian teoria on mahdollisuus siirtää orgaanisia yhdisteitä ja mikro-organismien itiöitä kosmisesta ruumiista toiseen. Mutta se ei vastaa ollenkaan kysymykseen: kuinka elämä syntyi maailmankaikkeudessa? On tarpeen perustella elämän syntyä siinä pisteessä universumissa, jonka ikä Big Bang -teorian mukaan on rajoitettu 12-14 miljardiin vuoteen. Ennen tätä aikaa ei ollut edes alkuainehiukkasia. Ja jos ei ole ytimiä ja elektroneja, ei ole kemiallisia aineita. Sitten muutamassa minuutissa ilmestyi protoneja, neutroneja, elektroneja ja aine astui evoluution polulle.
Tämän teorian tueksi käytetään useita UFO-havaintoja, raketteja ja "astronautteja muistuttavia" esineitä muistuttavia kalliomaalauksia sekä raportteja väitetyistä avaruusolioiden kohtaamisista. Meteoriittien ja komeettojen materiaaleja tutkittaessa niistä löydettiin monia "elämän esiasteita" - aineita, kuten syaanit, syaanivetyhappo ja orgaaniset yhdisteet, jotka ovat saattaneet toimia paljaalle Maahan pudonneiden "siementen" roolissa.
Tämän hypoteesin kannattajat olivat Nobel-palkinnon saajat F. Crick ja L. Orgel. F. Crick perustui kahteen epäsuoraan todisteeseen: geneettisen koodin universaalisuuteen: molybdeenin normaalin aineenvaihdunnan tarpeeseen, joka on nykyään erittäin harvinaista planeetalla.
Elämän synty maapallolla on mahdotonta ilman meteoriitteja ja komeettoja
Texas Tech Universityn tutkija, analysoituaan valtavan määrän kerättyä tietoa, esitti teorian elämästä maapallolla. Tiedemies on varma, että yksinkertaisimman elämän varhaisten muotojen ilmaantuminen planeetallemme olisi ollut mahdotonta ilman sille pudonneiden komeettojen ja meteoriittien osallistumista. Tutkija jakoi työnsä Geological Society of America:n 125. vuosikokouksessa, joka pidettiin 31. lokakuuta Denverissä, Coloradossa.
Teoksen kirjoittaja, geotieteen professori Texas Tech Universitystä (TTU) ja yliopiston paleontologian museon kuraattori Sankar Chatterjee, sanoi tulleensa tähän johtopäätökseen analysoituaan tietoja planeettamme varhaisesta geologisesta historiasta ja vertailtuaan tätä. tietoa erilaisista kemiallisen evoluutioteorioista.
Asiantuntija uskoo, että tämä lähestymistapa mahdollistaa yhden planeettamme historian piilotetuimmista ja epätäydellisimmistä jaksoista. Monien geologien mukaan suurin osa avaruuden "pommituksista", joihin komeetat ja meteoriitit osallistuivat, tapahtui noin 4 miljardia vuotta sitten. Chatterjee uskoo, että maan varhaisin elämä muodostui putoavien meteoriittien ja komeettojen jättämiin kraattereihin. Ja todennäköisesti tämä tapahtui "myöhäisen raskaan pommituksen" aikana (3,8-4,1 miljardia vuotta sitten), jolloin pienten avaruusobjektien törmäys planeettamme kanssa lisääntyi jyrkästi. Tuolloin komeettojen putoamistapauksia oli useita tuhansia. Mielenkiintoista on, että Nizzan malli tukee epäsuorasti tätä teoriaa. Sen mukaan komeettojen ja meteoriittien todellinen määrä, joiden olisi tuolloin pitänyt pudota Maahan, vastaa todellista Kuun kraatterien määrää, mikä puolestaan oli eräänlainen kilpi planeetallemme eikä sallinut loputonta pommitusta. tuhotakseen sen.
Jotkut tutkijat ehdottavat, että tämän pommituksen tulos on elämän kolonisaatio Maan valtamerissä. Useat tätä aihetta koskevat tutkimukset osoittavat kuitenkin, että planeetallamme on enemmän vesivaroja kuin sen pitäisi. Ja tämä ylimäärä johtuu komeetoista, jotka tulivat meille Oortin pilvestä, jonka oletetaan olevan valovuoden päässä meistä.
Chatterjee huomauttaa, että näiden törmäysten synnyttämät kraatterit täyttyivät itse komeetoista peräisin olevalla sulalla vedellä sekä tarvittavilla kemiallisilla rakennuspalikoilla, joita tarvitaan yksinkertaisten organismien muodostamiseen. Samanaikaisesti tiedemies uskoo, että ne paikat, joissa elämää ei ilmestynyt edes tällaisen pommituksen jälkeen, osoittautuivat yksinkertaisesti sopimattomiksi tähän.
"Kun maapallo syntyi noin 4,5 miljardia vuotta sitten, se ei ollut täysin sopiva elävien organismien ilmaantumiseen sen pinnalle. Se oli todellinen kiehuva pata, jossa oli tulivuoria, myrkyllistä kuumaa kaasua ja siihen jatkuvasti putoavia meteoriitteja”, kirjoittaa verkkolehti AstroBiology siteeraten tutkijaa.
"Ja miljardin vuoden kuluttua siitä tuli hiljainen ja rauhallinen planeetta, jossa on runsaasti valtavia vesivaroja ja jolla asuu erilaisia mikrobielämän edustajia - kaiken elävän esi-isiä."
Elämä maapallolla olisi voinut syntyä saven ansiosta
Cornellin yliopiston Dan Luo johtama tutkijaryhmä esitti hypoteesin, että tavallinen savi voisi toimia muinaisten biomolekyylien rikastajana.
Aluksi tutkijat eivät olleet huolissaan elämän alkuperän ongelmasta - he etsivät tapaa lisätä soluttomien proteiinisynteesijärjestelmien tehokkuutta. Sen sijaan, että tutkijat olisivat antaneet DNA:n ja sitä tukevien proteiinien kellua vapaasti reaktioseoksessa, he yrittivät pakottaa ne hydrogeelihiukkasiksi. Tämä hydrogeeli, kuten sieni, absorboi reaktioseoksen, sorboi tarvittavat molekyylit, ja seurauksena kaikki tarvittavat komponentit lukittuivat pieneen tilavuuteen - samalla tavalla kuin solussa.
Tutkimuksen tekijät yrittivät sitten käyttää savea edullisena hydrogeelin korvikkeena. Savihiukkaset osoittautuivat samanlaisiksi kuin hydrogeelihiukkaset, ja niistä tuli eräänlaisia mikroreaktoreita vuorovaikutuksessa olevien biomolekyylien kanssa.
Saatuaan tällaiset tulokset tutkijat eivät voineet olla muistamatta elämän alkuperän ongelmaa. Savihiukkaset, joilla on kyky sorboida biomolekyylejä, voisivat itse asiassa toimia ensimmäisinä bioreaktoreina aivan ensimmäisille biomolekyyleille, ennen kuin ne vielä hankkivat kalvoja. Tätä hypoteesia tukee myös se, että silikaattien ja muiden mineraalien huuhtoutuminen kivistä saveksi alkoi geologisten arvioiden mukaan juuri ennen kuin biologien mukaan vanhimmat biomolekyylit alkoivat yhdistyä protosoluiksi.
Vedessä tai tarkemmin sanottuna liuoksessa voi tapahtua vähän, koska prosessit liuoksessa ovat ehdottoman kaoottisia ja kaikki yhdisteet ovat erittäin epästabiileja. Nykytiede pitää savea - tarkemmin sanoen savimineraalien hiukkasten pintaa - matriisina, jolle primaarisia polymeerejä voisi muodostua. Mutta tämä on myös vain yksi monista hypoteeseista, joilla jokaisella on omat vahvuutensa ja heikkoutensa. Mutta simuloidaksesi elämän syntyä täydessä mittakaavassa, sinun on todella oltava Jumala. Vaikka lännessä nykyään ilmestyy jo artikkeleita, joiden otsikko on "Cell Construction" tai "Cell Modeling". Esimerkiksi yksi viimeisistä Nobel-palkinnon saajista, James Szostak, yrittää nyt aktiivisesti luoda tehokkaita solumalleja, jotka lisääntyvät itsestään ja toistavat omaa lajiaan.
