Модерни хипотези за потеклото на животот на земјата. Концепти за потеклото на животот на земјата Може ли да се појави живот во сегашно време

Во моментов, животот на Земјата не може да настане абиогенски. Дури и Дарвин напишал во 1871 година: „Но, ако сега... во некој топол резервоар кој ги содржи сите потребни соли на амониум и фосфор и достапен за светлина, топлина, електрична енергија, хемиски бил формиран протеин, способен за понатамошни сè покомплексни трансформации, тогаш ова супстанцијата веднаш би била уништена и апсорбирана, што било невозможно во периодот на појавата на живите суштества. Животот настанал на Земјата на абиоген начин. Во моментов живиот потекнува само од живите (биогенско потекло). Можноста за повторно појавување на живот на Земјата е исклучена.

Теоријата на панспермија.

Во 1865 година, германскиот лекар Г. Рихтер стави напред космозојска хипотеза

(космички бактерии) според кои животот е вечен, а микробите населуваат светскиот просторможе да се транспортира од една планета на друга.

Слична хипотеза беше изнесена од шведскиот натуралист С. Арениус во 1907 година, претпоставувајќи дека бактериите на животот секогаш постојат во Универзумот - хипотезата за панспермија.Тој опиша како честичките од материјата, честичките прашина и живите спори на микроорганизми ги оставаат планетите населени со други суштества во светскиот простор. Тие ја одржуваат својата одржливост со летање во просторот на Универзумот поради лесен притисок. Откако се на планета со соодветни услови за живот, тие започнуваат нов живот на оваа планета. Оваа хипотеза беше поддржана од многумина, вклучувајќи ги и руските научници С. П. Костичев, Л. С. Берг и П. П. Лазарев.

Оваа хипотеза не сугерира никаков механизам за објаснување на примарното потекло на животот и го пренесува проблемот на друго место во универзумот. Либиг верувал дека „атмосферата небесни тела, како и ротирачките космички маглини, може да се сметаат како вечни складишта на анимирана форма, како вечни насади на органски бактерии, од каде што животот е распространет во форма на овие микроби во Универзумот.

За да се оправда панспермијата, се користат карпести слики на кои се прикажани објекти слични на ракети или астронаути или појава на НЛО. Летовите на вселенските летала го уништија верувањето во постоењето на интелигентен живот на планетите сончев систем, кој се појавил по откривањето на каналите на Марс од страна на Скипарели во 1877 година.

Ловел изброи 700 канали на Марс. Мрежата на канали ги опфати сите континенти. Во 1924 година, каналите беа фотографирани, а повеќето научници ги гледаа како доказ за постоењето на интелигентен живот. Фотографиите на 500 канали забележаа и сезонски промени во бојата, што ги потврди идеите на советскиот астроном Г. А. Тихов за вегетацијата на Марс, бидејќи езерата и каналите беа зелени.

Вредни информации за физичките услови на Марс беа добиени од советското вселенско летало Марс и американските станици за слетување Викинг-1 и Викинг-2. Така, поларните капи, кои претрпуваат сезонски промени, се покажа дека се составени од водена пареа со мешавина на минерална прашина и цврст јаглерод диоксид од сув мраз). Но, досега на Марс не се пронајдени траги од живот.

Студијата на површината од таблата на вештачки сателити сугерираше дека каналите и реките на Марс може да произлезат од топењето на мразот на површинската вода во области со зголемена активност или внатрешна топлина на планетата, или за време на периодични климатски промени.

Во доцните шеесетти на дваесеттиот век, интересот за хипотезите за панспермија повторно се зголеми. При проучувањето на супстанцијата на метеоритите и кометите, откриени се „претходници на живите“ - органски соединенија, цијановодородна киселина, вода, формалдехид, цијаногени.

Формалдехид е откриен во 60% од случаите во 22 проучувани области, неговите облаци со концентрација од приближно 1000 молекули/cm. коцка пополнете големи простори.

Во 1975 година, прекурсори на амино киселини беа пронајдени во лунарната почва и метеоритите.

Концептот на стационарна состојба на животот.

Според V. I. Vernadsky, неопходно е да се зборува за вечноста на животот и за манифестациите на неговите организми, исто како што зборуваме за вечноста на материјалниот супстрат на небесните тела, нивните топлински електрични, магнетни својства и нивните манифестации. Сите живи суштества потекнуваат од живите суштества (принципот на Реди).

Примитивните едноклеточни организми би можеле да се појават само во биосферата на Земјата, како и во биосферата на Универзумот. Според Вернадски, природните науки се изградени врз претпоставката дека животот со неговите посебни квалитети не зема никакво учество во животот на Универзумот. Но, биосферата мора да се земе како целина, како единствен жив космички организам (тогаш исчезнува прашањето за почетокот на живото, за скокот од неживото кон живото).

Хипотезата за холобиоза.

Се однесува на прототипот на предклеточниот предок и неговите способности.

Постојат различни форми на предцелуларен предок - „биоид“, „биомонада“, „микросфера“.

Според биохемичарот Д.

Оваа хипотеза ја толкува активноста до клеточниот предок во размено-метаболички дух.

Во рамките на хипотезата за холобиоза, биохемичарите S. Fox и K. Dose ги моделираа нивните биополимери способни за метаболизам - сложена протеинска синтеза.

Главниот недостаток на оваа хипотеза е отсуството на генетски систем во таквата синтеза. Оттука и претпочитањето за „молекуларниот прогенитор“ на кое било живо суштество, наместо примарната протоцелуларна структура.

Хипотезата за генобиоза.

Американскиот научник Халдејн верувал дека примарната не е структура способна да разменува супстанции со животната средина, но макромолекуларен систем сличен на ген и способен за репродукција, и затоа тој го нарече „гол ген“. Оваа хипотеза доби општо признание по откривањето на РНК и ДНК и нивните феноменални својства.

Според оваа генетска хипотеза, нуклеинските киселини прво се појавиле како матрична основа за синтеза на протеини. За прв пат беше изнесен во 1929 година од G. Möller.

Експериментално е докажано дека едноставните нуклеински киселини можат да се реплицираат без ензими. Синтезата на протеините на рибозомите се јавува со учество на t - RNA и p - RNA. Тие се способни да градат не само случајни комбинации на амино киселини, туку и нарачани полимери со протеин. Можеби примарните рибозоми се состоеле само од РНК. Ваквите рибозоми без протеини би можеле да синтетизираат подредени пептиди со учество на t-RNA молекули кои се врзуваат за r-RNA преку спарување на базите.

Во следната фаза од хемиската еволуција, се појавија матрици кои ја одредуваат низата на т-РНК молекулите, а со тоа и низата аминокиселини кои се врзани со т-РНК молекулите. Способноста на нуклеинските киселини да служат како шаблони во формирањето на комплементарни синџири (на пример, синтезата на и - РНК на ДНК) е најубедливиот аргумент во корист на идејата за водечка улога во процесот на биогенезата на наследниот апарат и, според тоа, во корист на генетската хипотеза за потеклото на животот.

3. Како се појавил животот на Земјата

Современиот концепт за потеклото на животот на Земјата е резултат на широка синтеза природните науки, многу теории и хипотези изнесени од истражувачи од различни специјалности.

1. Што е животот?

Одговори. Животот е начин на постоење на ентитети (живи организми) обдарени со внатрешна активност, процес на развој на телата. органска структурасо постојана доминација на процесите на синтеза над процесите на распаѓање, посебна состојба на материјата, постигната поради следните својства. Животот е начин на постоење на протеински тела и нуклеински киселини, чија основна точка е постојаната размена на материи со околината, а со прекинот на оваа размена, престанува и животот.

2. Кои хипотези за потеклото на животот ги знаете?

Одговори. Различни идеи за потеклото на животот може да се групираат во пет хипотези:

1) креационизам - Божествено создавање на живите;

2) спонтано генерирање - живите организми спонтано произлегуваат од нежива материја;

3) хипотезата за стационарна состојба - живот отсекогаш постоел;

4) хипотезата за панспермија - животот е донесен на нашата планета однадвор;

5) хипотезата за биохемиска еволуција - животот настанал како резултат на процеси кои ги почитуваат хемиските и физичките закони. Во моментов, повеќето научници ја поддржуваат идејата за абиогеното потекло на животот во процесот на биохемиска еволуција.

3. Кој е основниот принцип научен метод?

Одговори. Научниот метод е збир на техники и операции кои се користат во изградбата на систем на научно знаење. Основниот принцип на научниот метод е ништо да не се зема здраво за готово. Секоја изјава или побивање на нешто треба да се провери.

Прашања по § 89

1. Зошто поимот за божественото потекло на животот не може ниту да се потврди ниту да се побие?

Одговори. Процесот на Божественото создавање на светот е замислен како да се случил само еднаш и затоа е недостапен за истражување. Науката се занимава само со оние појави кои можат да се набљудуваат и пилот студија. Затоа, од научна гледна точка, хипотезата за Божественото потекло на живите суштества не може ниту да се докаже ниту да се побие. Главниот принцип на научниот метод е „не земај ништо здраво за готово“. Затоа, логично не може да има противречност помеѓу научното и религиозното објаснување за потеклото на животот, бидејќи овие две сфери на мислата меѓусебно се исклучуваат.

2. Кои се главните одредби на хипотезата Опарин-Халдан?

Одговори. Во современи услови, појавата на живи суштества од нежива природа е невозможна. Абиогена (т.е. без учество на живи организми) појавата на жива материја беше можна само во услови на античка атмосфера и отсуство на живи организми. Составот на античката атмосфера вклучува метан, амонијак, јаглерод диоксид, водород, водена пареа и други неоргански соединенија. Под влијание на моќните електрични празнења, ултравиолетовото зрачење и високото зрачење, од овие супстанции може да произлезат органски соединенија, кои се акумулирале во океанот, формирајќи „исконска супа“. Во "примарната супа" на биополимери формирани мултимолекуларни комплекси - коацервати. Металните јони, кои делуваа како први катализатори, влегоа во коацерватните капки од надворешниот медиум. Од огромниот број хемиски соединенија присутни во „исконската супа“ беа избрани каталитички најефикасните комбинации на молекули, што на крајот доведе до појава на ензими. Липидните молекули се наредени на границата помеѓу коцерватите и надворешната средина, што доведе до формирање на примитивна клеточна мембрана. Во одредена фаза, пробионтите на протеини вклучуваа нуклеински киселини, создавајќи единечни комплекси, што доведе до појава на такви живи својства како саморепродукција, зачувување на наследни информации и нивно пренесување до следните генерации. Пробионите, во кои метаболизмот беше комбиниран со способноста да се репродуцираат, веќе може да се сметаат како примитивни процели, понатамошно развивањекои настанале според законите на еволуцијата на живата материја.

3. Кои експериментални докази може да се дадат во корист на оваа хипотеза?

Одговори. Во 1953 година, оваа хипотеза на А. И. Опарин беше експериментално потврдена со експериментите на американскиот научник С. Милер. Во инсталацијата што ја создал, биле симулирани условите што се претпоставува дека постоеле во примарната атмосфера на Земјата. Како резултат на експериментите, добиени се амино киселини. Слични експерименти беа повторени многу пати во различни лаборатории и овозможија да се докаже основната можност за синтетизирање на практично сите мономери на главните биополимери во такви услови. Последователно, беше откриено дека, под одредени услови, можно е да се синтетизираат посложени органски биополимери од мономери: полипептиди, полинуклеотиди, полисахариди и липиди.

4. Која е разликата помеѓу хипотезата на A. I. Oparin и хипотезата на J. Haldane?

Одговори. Ј.Халдан, исто така, ја постави хипотезата за абиогеното потекло на животот, но, за разлика од А.

5. Какви аргументи даваат противниците кога ја критикуваат хипотезата Опарин-Халдан?

Одговори. Опарин-Халдановата хипотеза има и слаба странаистакнаа од нејзините противници. Во рамките на оваа хипотеза, не е можно да се објасни главниот проблем: како настанал квалитативниот скок од неживо во живо. Навистина, за само-репродукција на нуклеинските киселини, потребни се ензимски протеини, а за синтеза на протеини, нуклеински киселини.

Дајте можни аргументи „за“ и „против“ хипотезата за панспермија.

Одговори. Аргументи за:

Животот на ниво на прокариоти се појавил на Земјата речиси веднаш по неговото формирање, иако растојанието (во однос на разликата во нивото на сложеност на организацијата) помеѓу прокариотите и цицачите е споредливо со растојанието од исконската супа до париотите;

Во случај на потеклото на животот на која било планета од нашата галаксија, тој, како што е прикажано, на пример, со проценките на А.Д. Панов, може да ја „зарази“ целата галаксија во период од само неколку стотици милиони години;

Наоди во некои метеорити на артефакти кои може да се толкуваат како резултат на активност на микроорганизми (дури и пред метеоритот да удри во Земјата).

Хипотезата за панспермија (животот е донесен на нашата планета однадвор) не одговара на главното прашање како настанал животот, туку го пренесува овој проблем на некое друго место во Универзумот;

Целосна радио тишина на Универзумот;

Бидејќи се покажа дека целиот наш универзум е стар само 13 милијарди години (односно, целиот наш универзум е само 3 пати постар (!) од планетата Земја), тогаш останува многу малку време за потеклото на животот некаде далеку. .. Најблиската ѕвезда до нас, а-центаури, е 4 св. на годината. Модерен борец (4 брзини на звук) ќе лета до оваа ѕвезда ~ 800.000 години.

Дарвин напишал во 1871 година: „Но сега... во некој топол резервоар кој ги содржи сите потребни соли на амониум и фосфор и достапен за светлина, топлина, електрична енергија итн., хемиски бил формиран протеин, способен за понатамошни, сè покомплексни трансформации , тогаш оваа супстанца веднаш би била уништена или апсорбирана, што било невозможно во периодот пред појавата на живите суштества.

Потврдете или побијте ја оваа изјава на Чарлс Дарвин.

Одговори. Процесот на појава на живи организми од едноставни органски соединенија беше исклучително долг. За да настане животот на Земјата, потребен бил еволутивен процес кој траел многу милиони години, за време на кој сложените молекуларни структури, првенствено нуклеинските киселини и протеините, биле избрани за стабилност, за способност да се репродуцира нивниот сопствен вид.

Ако сега на Земјата некаде во области со интензивна вулканска активност може да се појават доста сложени органски соединенија, тогаш веројатноста за некое продолжено постоење на овие соединенија е занемарлива. Можноста за повторно појавување на живот на Земјата е исклучена. Сега живите суштества се појавуваат само преку репродукција.

Хипотеза на A. I. Oparin.Најзначајната карактеристика на хипотезата на АИ Опарин е постепеното усложнување на хемиската структура и морфолошкиот изглед на прекурсорите на животот (пробионтите) на патот до живите организми.

Голем број податоци сугерираат дека крајбрежните региони на морињата и океаните би можеле да бидат средина за потеклото на животот. Овде, на спојот на морето, копното и воздухот, се создадоа поволни услови за формирање на сложени органски соединенија. На пример, растворите на одредени органски материи (шеќери, алкохоли) се многу стабилни и можат да постојат на неодредено време. Во концентрирани раствори на протеини, нуклеински киселини, може да се формираат згрутчување, слично на згрутчување на желатин во водени раствори. Таквите згрутчувања се нарекуваат коацерват капки или коацервати (сл. 70). Коацерватите се способни да се адсорбираат разни материи. Од растворот во нив влегуваат хемиски соединенија кои се трансформираат како резултат на реакции кои се случуваат во коацерватни капки и се ослободуваат во околината.

Коацерватите сè уште не се живи суштества. Тие покажуваат само надворешна сличност со такви знаци на живи организми како што се растот и метаболизмот со околината. Затоа, појавата на коцервати се смета како фаза во развојот на предживотот.

Ориз. 70. Формирање на коацерватна капка

Коацерватите претрпеле многу долг избор за стабилноста на структурата. Стабилноста е постигната поради создавањето на ензими кои ја контролираат синтезата на одредени соединенија. Најважната фаза во потеклото на животот беше појавата на механизам за репродукција на сопствениот вид и наследување на својствата на претходните генерации. Ова стана возможно поради формирањето на комплексни комплекси на нуклеински киселини и протеини. Нуклеинските киселини способни за само-репликација почнаа да ја контролираат синтезата на протеините, одредувајќи го редот на амино киселините во нив. И ензимските протеини го спроведоа процесот на создавање нови копии на нуклеински киселини. Така настана главното својство карактеристично за животот - способноста да се репродуцираат молекули слични на себе.

Живите суштества се таканаречени отворени системи, односно системи во кои енергијата доаѓа однадвор. Без енергија, животот не може да постои. Како што знаете, според методите на потрошувачка на енергија (види Поглавје III), организмите се поделени во две големи групи: автотрофни и хетеротрофни. Автотрофните организми директно ја користат сончевата енергија во процесот на фотосинтеза (зелени растенија), хетеротрофните организми користат енергија што се ослободува при распаѓањето на органските материи.

Очигледно, првите организми биле хетеротрофи, кои добивале енергија со разделување без кислород на органските соединенија. Во зората на животот, немаше слободен кислород во атмосферата на Земјата. Појавата на атмосфера на модерна хемиски составтесно поврзани со развојот на животот. Појавата на организми способни за фотосинтеза доведе до ослободување на кислород во атмосферата и водата. Во негово присуство, стана можно кислородно разделување на органски материи, при што се добива многу пати повеќе енергија отколку со без кислород.

Од моментот на неговото потекло, животот формира единствен биолошки систем - биосферата. поглавје XVI). Со други зборови, животот не настанал во форма на посебни изолирани организми, туку веднаш во форма на заедници. Еволуцијата на биосферата како целина се карактеризира со постојана компликација, т.е. појава на се повеќе и посложени структури.

Дали е можен живот на Земјата сега? Од она што го знаеме за потеклото на животот на Земјата, јасно е дека процесот на појава на живи организми од едноставни органски соединенија бил исклучително долг. За да настане животот на Земјата, потребен бил еволутивен процес кој траел многу милиони години, за време на кој сложените молекуларни структури, првенствено нуклеинските киселини и протеините, биле избрани за стабилност, за способност да се репродуцира нивниот сопствен вид.

Ако сега на Земјата некаде во области со интензивна вулканска активност можат да се појават доста сложени органски соединенија, тогаш веројатноста за некое продолжено постоење на овие соединенија е занемарлива. Тие веднаш ќе бидат оксидирани или користени од хетеротрофни организми. Чарлс Дарвин многу добро го разбра ова. Во 1871 година, тој напиша: „Но, сега... во некој топол резервоар кој ги содржи сите потребни соли на амониум и фосфор и достапен за светлина, топлина, електрична енергија итн., протеин способен за понатамошни, сè покомплексни трансформации, тогаш оваа супстанца би веднаш да се уништи или апсорбира, што беше невозможно во периодот пред појавата на живите суштества.

Животот настанал на Земјата на абиоген начин.Во моментов живиот потекнува само од живите (биогенско потекло). Можноста за повторно појавување на живот на Земјата е исклучена.

1. Наведете ги главните фази од кои може да се состави процесот на настанување на животот на Земјата.
2. Како, според вас, намалувањето на хранливите материи во водите на примарниот океан влијаеше на понатамошната еволуција?
3. Објаснете го еволутивното значење на фотосинтезата.
4. Што мислите, зошто луѓето се обидуваат да одговорат на прашањето за потеклото на животот на Земјата?
5. Зошто е невозможно повторното појавување на живот на Земјата?
6. Дефинирајте го терминот „живот“.