Dünyadaki yaşamın kökenine dair modern hipotezler. Yeryüzündeki yaşamın kökenine ilişkin kavramlar Yaşam şimdiki zamanda ortaya çıkabilir mi?
Şu anda, Dünya'daki yaşam abiyojenik bir şekilde ortaya çıkamaz. Darwin bile 1871'de şöyle yazmıştı: "Fakat şimdi... gerekli tüm amonyum ve fosfor tuzlarını içeren ve ışık, ısı ve elektriğe erişilebilen herhangi bir sıcak rezervuarda, kimyasal olarak daha da karmaşık dönüşümler yapabilen bir protein oluşmuşsa, o zaman, bu, madde derhal yok edilir ve emilirdi, bu da canlıların ortaya çıktığı dönemde imkansızdı. " Yaşam, Dünya'da abiyojenik bir şekilde ortaya çıktı. Şu anda canlılar sadece canlılardan (biyojenik kökenli) gelmektedir. Dünya'da yaşamın yeniden ortaya çıkma olasılığı hariç tutulmuştur.
Panspermi teorisi.
1865 yılında Alman doktor G. Richter öne sürdü. kozmozoan hipotezi
( kozmik ilkeler), yaşamın sonsuz olduğu ve içinde yaşadığı temellere göre dünya alanı, bir gezegenden diğerine aktarılabilir.
Benzer bir hipotez 1907'de İsveçli doğa bilimci S. Arrhenius tarafından ileri sürüldü ve yaşamın embriyolarının Evrende ebediyen var olduğunu öne sürdü - panspermi hipotezi. Madde parçacıklarının, toz parçacıklarının ve canlı mikroorganizma sporlarının, diğer canlıların yaşadığı gezegenlerden dünya uzayında nasıl ayrıldığını anlattı. Hafif basınç nedeniyle Evrenin uzayında uçarak canlılıklarını korurlar. Yaşam için uygun koşullara sahip bir gezegene binerek bu gezegende yeni bir hayata başlarlar. Bu hipotez, Rus bilim adamları S. P. Kostychev, L. S. Berg ve P. P. Lazarev de dahil olmak üzere birçok kişi tarafından desteklendi.
Bu hipotez, yaşamın birincil kökenini açıklamak için herhangi bir mekanizma önermez ve sorunu Evrendeki başka bir yere aktarır. Liebig, “atmosferin gök cisimleri Dönen kozmik bulutsuların yanı sıra, hayatın Evrende bu embriyolar şeklinde saçıldığı organik embriyoların ebedi plantasyonları olarak yeniden canlandırılmış bir formun ebedi depoları olarak düşünülebilir.
Panspermiyi kanıtlamak için, roketlere veya astronotlara benzer nesneleri veya UFO'ların görünümünü gösteren kaya oymaları kullanılır. Uzay aracı uçuşları, gezegenlerde akıllı yaşamın varlığına olan inancı yok etti Güneş Sistemi 1877'de Schiparelli tarafından Mars'taki kanalların keşfinden sonra ortaya çıktı.
Lovell, Mars'ta 700 kanal saydı. Kanal ağı tüm kıtaları kapsıyordu. 1924'te kanallar fotoğraflandı ve çoğu bilim adamı onlarda akıllı yaşamın varlığının kanıtlarını gördü. 500 kanalın fotoğrafları da mevsimsel renk değişiklikleri kaydetti, bu da Sovyet astronom G.A.Tikhov'un göller ve kanallar yeşil olduğu için Mars'taki bitki örtüsü hakkındaki fikirlerini doğruladı.
Mars'taki fiziksel koşullar hakkında değerli bilgiler, Sovyet Mars uzay aracı ve Amerikan Viking-1 ve Viking-2 iniş istasyonları tarafından elde edildi. Böylece, mevsimsel değişiklikler yaşayan kutup kapaklarının, mineral tozu ve kuru buzdan katı karbon dioksit katkılı su buharından oluştuğu ortaya çıktı). Ancak şu ana kadar Mars'ta yaşam izine rastlanmadı.
Yapay uydulardan yapılan yüzey araştırması, Mars kanallarının ve nehirlerinin, artan aktivite veya gezegenin iç ısısı bölgelerinde veya periyodik iklim değişiklikleri sırasında yüzey suyu buzunun altında erimenin bir sonucu olarak ortaya çıkabileceğini ileri sürdü.
Yirminci yüzyılın altmışlı yıllarının sonunda, panspermi hipotezlerine olan ilgi yeniden arttı. Göktaşlarının ve kuyruklu yıldızların maddesini incelerken, “canlıların öncüleri” keşfedildi - organik bileşikler, hidrosiyanik asit, su, formaldehit, siyanojenler.
Formaldehit, incelenen 22 bölgedeki vakaların% 60'ında bulunur, bulutları yaklaşık 1000 molekül / cm konsantrasyona sahiptir. yavru. geniş boşlukları doldurun.
1975 yılında, ay toprağında ve göktaşlarında amino asit öncüleri bulundu.
Durağan bir yaşam durumu kavramı.
V.I. Vernadsky'ye göre, gök cisimlerinin maddi substratının sonsuzluğu, termal, elektriksel, manyetik özellikleri ve tezahürleri hakkında konuştuğumuz gibi, yaşamın sonsuzluğu ve organizmalarının tezahürleri hakkında konuşmak gerekir. Tüm canlılar canlılardan geldi (Redi ilkesi).
İlkel tek hücreli organizmalar, yalnızca Dünya'nın biyosferinde ve Evrenin biyosferinde ortaya çıkabilir. Vernadsky'ye göre doğa bilimleri, özel nitelikleriyle yaşamın Evren'in yaşamında hiçbir rol oynamadığı varsayımı üzerine kuruludur. Ama biyosfer bir bütün olarak, yaşayan tek bir kozmik organizma olarak ele alınmalıdır (o zaman canlılığın başlangıcı, cansızdan canlıya atlama sorunu ortadan kalkar).
"Holobiyaz" hipotezi.
Hücre öncesi ataların prototipi ve yetenekleriyle ilgilidir.
Hücre öncesi ataların çeşitli biçimleri vardır - "biyoid", "biyomonad", "mikrosfer".
Biyokimyacı P. Dekker'e göre, "biyoid"in yapısal temeli, yaşayabilir dengesiz enerji tüketen yapılardan, yani "biyoid"in metabolizmasını katalize eden enzimatik bir aparatla bir mikrosistemin açılmasından oluşur.
Bu hipotez, hücresel ataya kadar olan aktiviteyi değişim-metabolik bir ruh içinde yorumlar.
Biyokimyacılar S. Fox ve K. Dose, "holobiyoz" hipotezi çerçevesinde metabolizma - kompleks protein sentezi yapabilen biyopolimerlerini modellediler.
Bu hipotezin ana dezavantajı, böyle bir sentez için genetik bir sistemin olmamasıdır. Bu nedenle, birincil protosellüler yapıdan ziyade her canlının "moleküler progenitör" tercihi.
Genobiyoz hipotezi.
Amerikalı bilim adamı Haldane, birincilin metabolize olabilen bir yapı olmadığına inanıyordu. Çevre, ancak bir gene benzeyen ve çoğalabilen ve bu nedenle kendisi tarafından "çıplak gen" olarak adlandırılan ıslak bir moleküler sistem. Bu hipotez, RNA ve DNA'nın ve bunların olağanüstü özelliklerinin keşfinden sonra genel kabul gördü.
Bu genetik hipoteze göre, nükleik asitler başlangıçta protein sentezi için matris temeli olarak ortaya çıktı. İlk olarak 1929 yılında G. Möller tarafından ortaya atılmıştır.
Basit nükleik asitlerin enzimler olmadan kopyalanabileceği deneysel olarak kanıtlanmıştır. Proteinlerin ribozomlar üzerindeki sentezi, t - RNA ve p - RNA'nın katılımıyla gerçekleşir. Sadece rastgele amino asit kombinasyonları değil, protein tarafından sıralı polimerler de oluşturabilirler. Birincil ribozomların yalnızca RNA'dan oluşması mümkündür. Bu tür protein içermeyen ribozomlar, baz eşleşmesi yoluyla r-RNA'ya bağlanan t-RNA moleküllerinin katılımıyla sıralı peptitleri sentezleyebilir.
Kimyasal evrimin bir sonraki aşamasında, t-RNA moleküllerinin dizisini ve dolayısıyla t-RNA molekülleri tarafından bağlanan amino asitlerin dizisini belirleyen matrisler ortaya çıktı. Nükleik asitlerin tamamlayıcı zincirlerin oluşumu için şablon görevi görme yeteneği (örneğin, ve - DNA üzerindeki RNA sentezi), kalıtsal aparatın biyogenez sürecinde lider rol kavramı lehine en ikna edici argümandır. ve bu nedenle, yaşamın kökeninin genetik hipotezi lehine.
3. Yaşam Dünya'da nasıl ortaya çıktı?
Dünyadaki yaşamın kökenine ilişkin modern kavram, geniş bir sentezin sonucudur. Doğa Bilimleri, çeşitli uzmanlık alanlarındaki araştırmacılar tarafından ortaya atılan birçok teori ve hipotez.
1. Hayat nedir?
Yanıt vermek. Hayat, içsel aktiviteye sahip varlıklar (canlı organizmalar) için bir varlık biçimidir, vücutların gelişim sürecidir. organik yapı Aşağıdaki özelliklerden dolayı elde edilen özel bir madde durumu olan bozunma süreçlerine göre sentez süreçlerinin kararlı bir üstünlüğü ile. Yaşam, temel noktası çevre ile sürekli madde alışverişi olan protein kütlelerinin ve nükleik asitlerin bir varoluş biçimidir ve bu alışverişin sona ermesiyle yaşam da durur.
2. Yaşamın kökeni hakkında hangi hipotezleri biliyorsunuz?
Yanıt vermek. Yaşamın kökeniyle ilgili çeşitli fikirler beş hipotezde birleştirilebilir:
1) yaratılışçılık - yaşayanların İlahi yaratılışı;
2) kendiliğinden oluşum - canlı organizmalar, cansız maddelerden kendiliğinden ortaya çıkar;
3) durağan bir durum hipotezi - yaşam her zaman var olmuştur;
4) panspermi hipotezi - yaşam gezegenimize dışarıdan getirilir;
5) biyokimyasal evrim hipotezi - yaşam, kimyasal ve fiziksel yasalara uyan süreçlerin bir sonucu olarak ortaya çıktı. Şu anda, çoğu bilim insanı, biyokimyasal evrim sürecinde yaşamın abiyojenik kökeni fikrini desteklemektedir.
3. Ana ilke nedir bilimsel yöntem?
Yanıt vermek. Bilimsel yöntem, bir bilimsel bilgi sistemi oluşturmak için kullanılan bir dizi teknik ve işlemdir. Bilimsel yöntemin temel ilkesi, hiçbir şeyi olduğu gibi kabul etmemektir. Bir şeyin herhangi bir ifadesi veya reddi kontrol edilmelidir.
§ 89'dan sonraki sorular
1. Yaşamın ilahi kökeni fikri neden doğrulanamıyor ya da reddedilemiyor?
Yanıt vermek. Dünyanın İlahi yaratılış sürecinin yalnızca bir kez gerçekleştiği ve bu nedenle araştırma için erişilemez olduğu düşünülmektedir. Bilim sadece gözlemlenebilen ve gözlemlenebilen olaylarla ilgilenir. deneysel araştırma... Bu nedenle, bilimsel bir bakış açısıyla, canlıların İlahi kökeni hipotezi ne kanıtlanabilir ne de çürütülebilir. Bilimsel yöntemin temel ilkesi "hiçbir şeyi hafife almayın"dır. Bu nedenle, mantıksal olarak, yaşamın kökeninin bilimsel ve dini açıklaması arasında bir çelişki olamaz, çünkü bu iki düşünce alanı birbirini dışlar.
2. Oparin - Haldane hipotezinin ana hükümleri nelerdir?
Yanıt vermek. Modern koşullarda cansız doğadan canlıların ortaya çıkması imkansızdır. Abiojenik (yani, canlı organizmaların katılımı olmadan) canlı maddenin ortaya çıkışı, yalnızca eski bir atmosfer koşulları ve canlı organizmaların yokluğu altında mümkün oldu. Antik atmosfer metan, amonyak, karbon dioksit, hidrojen, su buharı ve diğer inorganik bileşikler. Güçlü elektriksel deşarjların, ultraviyole radyasyonun ve yüksek radyasyonun etkisi altında, okyanusta biriken bu maddelerden "birincil çorba" oluşturan organik bileşikler ortaya çıkabilir. Biyopolimerlerin "birincil et suyunda" multimoleküler kompleksler - koaservatlar - oluştu. İlk katalizör görevi gören metal iyonları dış ortamdan koaservat damlacıklarına girmiştir. "Birincil et suyunda" bulunan çok sayıda kimyasal bileşikten, katalitik olarak en etkili molekül kombinasyonları seçildi ve bu da sonuçta enzimlerin ortaya çıkmasına neden oldu. Koaservatlar ve dış ortam arasındaki sınırda, ilkel bir hücre zarının oluşumuna yol açan lipit molekülleri dizildi. Belirli bir aşamada, protein probiyotikleri nükleik asitleri içeriyordu, birleşik kompleksler yarattı, bu da canlıların kendi kendine üreme, kalıtsal bilgilerin korunması ve sonraki nesillere aktarılması gibi özelliklerinin ortaya çıkmasına neden oldu. Metabolizmanın kendini yeniden üretebilme yeteneğiyle birleştiği probiyotikler zaten ilkel prohücreler olarak kabul edilebilirler. Daha fazla gelişme canlı maddenin evrim yasalarına göre gerçekleşti.
3. Bu hipotezi desteklemek için hangi deneysel kanıtlar verilebilir?
Yanıt vermek. 1953'te, AI Oparin'in bu hipotezi, Amerikalı bilim adamı S. Miller'ın deneyleriyle deneysel olarak doğrulandı. Yarattığı yerleştirmede, Dünya'nın birincil atmosferinde var olduğu varsayılan koşullar simüle edildi. Deneyler sonucunda amino asitler elde edildi. Benzer deneyler farklı laboratuvarlarda birçok kez tekrarlandı ve bu koşullar altında temel biyopolimerlerin tüm monomerlerini pratik olarak sentezlemenin temel olasılığını kanıtlamayı mümkün kıldı. Daha sonra, belirli koşullar altında, monomerlerden daha karmaşık organik biyopolimerlerin sentezlenebileceği bulundu: polipeptitler, polinükleotitler, polisakaritler ve lipitler.
4. A. I. Oparin'in hipotezi ile J. Haldane'in hipotezi arasındaki farklar nelerdir?
Yanıt vermek. J. Haldane ayrıca yaşamın abiojenik kökeni hipotezini ortaya koydu, ancak AI Oparin'den farklı olarak, proteinlere - metabolizma yeteneğine sahip koaservat sistemlerine değil, nükleik asitlere, yani kendi kendini üretebilen makromoleküler sistemlere öncelik verdi.
5. Rakipler Oparin-Haldane hipotezini eleştirirken hangi argümanları öne sürüyorlar?
Yanıt vermek. Oparin - Haldane hipotezi vardır ve Zayıf taraf, rakipleri tarafından işaret edildi. Bu hipotez çerçevesinde temel sorunu, cansızdan canlıya nasıl niteliksel bir sıçrama olduğunu açıklamak mümkün değildir. Gerçekten de, nükleik asitlerin kendi kendine üremesi için enzimatik proteinlere ve proteinlerin sentezi için nükleik asitlere ihtiyaç vardır.
Panspermi hipotezinin olası artılarını ve eksilerini sağlayın.
Yanıt vermek. Için argümanlar:
Prokaryotlar ve memeliler arasındaki mesafe (organizasyon karmaşıklık düzeyindeki fark açısından) ilkel çorbadan pokaryotlara olan mesafe ile karşılaştırılabilir olmasına rağmen, prokaryotlar düzeyinde yaşam, oluşumundan hemen sonra Dünya'da ortaya çıktı;
Galaksimizin herhangi bir gezegeninde yaşamın başlangıcı olması durumunda, örneğin A.D. Panov'un tahminlerine göre, yalnızca birkaç yüz milyon yıllık bir süre için tüm galaksiyi "bulaşabilir";
Mikroorganizmaların aktivitesinin bir sonucu olarak yorumlanabilecek bazı meteoritlerde buluntular (göktaşı Dünya'ya çarpmadan önce bile).
Panspermi hipotezi (yaşam gezegenimize dışarıdan getirilir), yaşamın nasıl ortaya çıktığı ana sorusuna cevap vermez, ancak bu sorunu Evrende başka bir yere aktarır;
Evrenin tam radyo sessizliği;
Tüm Evrenimizin sadece 13 milyar yaşında olduğu ortaya çıktığından (yani, tüm Evrenimiz Dünya gezegeninden sadece 3 kat daha büyük (!)), o zaman uzak bir yerde yaşamın başlangıcı için çok az zaman kaldı. . En yakın yıldız a-centaurus'a olan uzaklık 4 sv'dir. Yılın. Modern bir savaşçı (4 hız ses) bu yıldıza ~ 800.000 yıl boyunca uçacak.
Ch. Darwin 1871'de şöyle yazdı: “Fakat şimdi... gerekli tüm amonyum ve fosfor tuzlarını içeren ve ışık, ısı, elektrik vb. ile erişilebilen bir ılık su kütlesinde, daha fazla, daha karmaşık dönüşümler yapabilen bir protein , o zaman bu madde hemen yok edilir veya emilirdi, ki bu canlıların ortaya çıkmasından önceki dönemde imkansızdı. "
Charles Darwin'in bu ifadesini onaylayın veya çürütün.
Yanıt vermek. Basit organik bileşiklerden canlı organizmaların ortaya çıkma süreci oldukça uzundu. Dünya'da yaşamın ortaya çıkması için, başta nükleik asitler ve proteinler olmak üzere karmaşık moleküler yapıların, kendi türlerini yeniden üretebilmeleri için direnç için seçildiği milyonlarca yıl süren evrimsel bir süreç gerekmiştir.
Şu anda Dünya'da yoğun volkanik aktivitenin olduğu bölgelerde bir yerde ve yeterince karmaşık organik bileşikler ortaya çıkabiliyorsa, bu bileşiklerin uzun süreli varlığının olasılığı ihmal edilebilir. Dünya'da yaşamın yeniden ortaya çıkma olasılığı hariç tutulmuştur. Artık canlılar sadece üreme sonucu ortaya çıkıyor.
AI Oparin'in hipotezi. AI Oparin'in hipotezinin en temel özelliği, canlı organizmalara giden yolda yaşam öncülerinin (probiyonlar) kimyasal yapısının ve morfolojik görünümünün kademeli olarak karmaşıklaşmasıdır.
Büyük miktarda veri, yaşamın başlangıcı için ortamın denizlerin ve okyanusların kıyı bölgeleri olabileceğini düşündürmektedir. Burada deniz, kara ve havanın birleştiği yerde, karmaşık organik bileşiklerin oluşumu için uygun koşullar yaratıldı. Örneğin, bazı organik maddelerin (şekerler, alkoller) çözeltileri oldukça kararlıdır ve süresiz olarak var olabilir. Konsantre protein çözeltilerinde, nükleik asitler, sulu çözeltilerdeki jelatin pıhtılarına benzer şekilde pıhtılar oluşabilir. Bu pıhtılara koaservat damlaları veya koaservatlar denir (Şekil 70). Koaservatlar adsorbe edebilir çeşitli maddeler... Çözeltiden, koaservat damlalarında meydana gelen reaksiyonlar sonucunda dönüştürülen ve çevreye salınan kimyasal bileşikler onlara girer.
Koaservatlar henüz canlı şeyler değildir. Çevre ile büyüme ve metabolizma gibi canlı organizmaların bu tür belirtilerine yalnızca yüzeysel benzerlik gösterirler. Bu nedenle, koaservatların ortaya çıkması, yaşam öncesi gelişiminde bir aşama olarak kabul edilir.
Pirinç. 70. Bir koaservat damlasının oluşumu
Koaservatlar, yapısal stabilite için çok uzun vadeli bir seçimden geçmiştir. Bazı bileşiklerin sentezini kontrol eden enzimlerin yaratılması nedeniyle stabilite sağlandı. Yaşamın başlangıcındaki en önemli aşama, kendi türlerinin üreme mekanizmasının ortaya çıkması ve önceki nesillerin özelliklerinin mirasıydı. Bu, nükleik asitlerin ve proteinlerin karmaşık komplekslerinin oluşumu nedeniyle mümkün oldu. Kendi kendini üretebilen nükleik asitler, proteinlerin sentezini kontrol etmeye başladı ve içlerindeki amino asitlerin sırasını belirledi. Ve proteinler-enzimler, nükleik asitlerin yeni kopyalarını oluşturma sürecini gerçekleştirdi. Yaşamın ana özelliği bu şekilde ortaya çıktı - kendilerine benzer molekülleri yeniden üretme yeteneği.
Canlı varlıklar sözde açık sistemler, yani enerjinin dışarıdan geldiği sistemlerdir. Enerji kaynağı olmadan yaşam var olamaz. Bildiğiniz gibi, enerji tüketim yöntemlerine göre (bkz. Bölüm III), organizmalar iki büyük gruba ayrılır: ototrofik ve heterotrofik. Ototrofik organizmalar, fotosentez sürecinde (yeşil bitkiler) doğrudan güneş enerjisini kullanır, heterotrofikler ise organik maddenin çürümesi sırasında açığa çıkan enerjiyi kullanır.
Açıkçası, ilk organizmalar, organik bileşiklerin anoksik ayrışmasıyla enerji alan heterotroflardı. Hayatın başlangıcında, Dünya atmosferinde serbest oksijen yoktu. Modern bir atmosferin ortaya çıkışı kimyasal bileşim yaşamın gelişimi ile yakından ilişkilidir. Fotosentez yapabilen organizmaların ortaya çıkması, oksijenin atmosfere ve suya salınmasına yol açtı. Varlığında, organik maddelerin oksijenle parçalanması, anoksikten çok daha fazla enerjinin elde edildiği mümkün hale geldi.
Yaşam, ortaya çıktığı andan itibaren tek bir biyolojik sistem oluşturur - biyosfer (bkz. bölüm XVI). Başka bir deyişle, yaşam ayrı ayrı organizmalar şeklinde değil, hemen topluluklar şeklinde ortaya çıktı. Biyosferin bir bütün olarak evrimi, sürekli karmaşıklık, yani giderek daha karmaşık yapıların ortaya çıkması ile karakterize edilir.
Dünya'da yaşamın ortaya çıkması şimdi mümkün mü? Dünyadaki yaşamın kökeni hakkında bildiklerimizden, basit organik bileşiklerden canlı organizmaların ortaya çıkma sürecinin son derece uzun olduğu açıktır. Dünya'da yaşamın ortaya çıkması için, başta nükleik asitler ve proteinler olmak üzere karmaşık moleküler yapıların, kendi türlerini yeniden üretebilmeleri için direnç için seçildiği milyonlarca yıl süren evrimsel bir süreç gerekmiştir.
Şu anda Dünya'da yoğun volkanik aktivitenin olduğu bölgelerde bir yerde ve yeterince karmaşık organik bileşikler ortaya çıkabiliyorsa, bu bileşiklerin uzun süreli varlığının olasılığı ihmal edilebilir. Bunlar hemen oksitlenecek veya heterotrofik organizmalar tarafından kullanılacaktır. Charles Darwin bunu çok iyi anladı. 1871'de şunları yazdı: "Fakat şimdi... gerekli tüm amonyum ve fosfor tuzlarını içeren ve ışık, ısı, elektrik vb. için erişilebilen sıcak bir su kütlesinde, daha fazla ve daha karmaşık dönüşümler yapabilen bir protein varsa, , o zaman bu madde hemen yok edilir veya emilirdi, ki bu canlıların ortaya çıkmasından önceki dönemde imkansızdı. "
Yaşam, Dünya'da abiyojenik bir şekilde ortaya çıktı.Şu anda canlılar sadece canlılardan (biyojenik kökenli) gelmektedir. Dünya'da yaşamın yeniden ortaya çıkma olasılığı hariç tutulmuştur.
- Dünyadaki yaşamın ortaya çıkma sürecinin oluşabileceği ana aşamaları adlandırın.
- Sizce, birincil okyanus sularındaki besin rezervlerinin tükenmesinin daha ileri evrimini nasıl etkiledi?
- Fotosentezin evrimsel önemini genişletin.
- Sizce insan neden Dünya'daki yaşamın kökeni hakkındaki soruyu yanıtlamaya çalışıyor?
- Dünya'da yaşamın yeniden ortaya çıkması neden imkansız?
- "Yaşam" kavramının tanımını yapın.
