Mga modernong ideya tungkol sa pinagmulan ng buhay. Ang paglitaw ng buhay sa Earth (sa madaling sabi)

Kung susuriin natin ang lahat ng datos na natamo ng mga siyentipiko sa kurso ng iba't ibang pag-aaral, nagiging maliwanag na ang buhay sa Earth ay isang kamangha-manghang katunayan. Ang mga pagkakataon para sa paglitaw nito sa ating uniberso ay hindi mahalaga. Ang lahat ng mga yugto ng paglitaw ng buhay ay naglalaman ng posibilidad ng isang alternatibong pag-unlad ng mga kaganapan, bilang isang resulta na kung saan ang mundo ay nanatiling isang malamig na puwang na kalaliman nang walang isang pahiwatig, hindi lamang na ng isip ng tao, ngunit kahit na sa pinakamaliit na mikrobyo. Ipinaliwanag ng mga creationist ang isang di-kapanipaniwalang pangyayari sa pamamagitan ng interbensyon ng Diyos. Gayunpaman, ang pagkakaroon ng Diyos ay hindi maaaring patunayan o hindi pinatunayan, at ang mga modernong ideya tungkol sa pinagmulan ng buhay, tulad ng lahat ng agham sa kabuuan, ay batay sa pang-eksperimentong data at teorya ng mga pag-unlad na maaaring itanong o kumpirmahin.

Vitalism

Ang kaalaman ng tao ay nakakaranas ng ebolusyon, katulad ng mga pangunahing punto sa proseso na inilarawan ni Darwin. Ang mga teorya ay sumasailalim sa isang likas na pagpili at ang pinakamatibay na nakataguyod, na nakapangasiwa sa pagsalakay ng mga counterargumentary o adaptasyon, upang umangkop sa mga ito. Ang mga hipotheses ng pinagmulan ng buhay ay nagpalipas na rin sa isang mahabang paraan ng pagiging, ang pagkumpleto ng hindi pa lumitaw, habang binubuksan ang mga bagong katotohanan araw-araw na puwersa upang itama ang mga naitatag na pananaw.

Ang isang pangunahing milestone sa kalsada na ito ay vitalism - ang teorya ng patuloy na kusang henerasyon ng buhay. Ayon sa kanyang mga probisyon, ang mga daga ay lumitaw sa mga lumang basahan, worm - sa pagkawasak ng mga labi ng pagkain. Pinamunuan ng Vitalism ang agham hanggang sa mga eksperimento ni Louis Pasteur noong 1860, nang siya ay nagpatunay na ang imposible ng kusang lahi ng mga nabubuhay na organismo. Ang mga resulta ay nagbigay ng mga kabaligtaran na mga pangyayari: pinalakas nila ang paniniwala sa banal na simula at pinilit na siyentipiko na humingi ng katibayan ng kung ano ang kanilang pinabulaanan kamakailan. Hiniling ng siyensiya na ipaliwanag na ang independiyenteng pinagmulan ng buhay ay naganap, ngunit sa loob ng mahabang panahon at nangyari ito sa mga yugto, na tinatayang milyon-milyong taon.

Carbon Synthesis

Ang sitwasyon ay tila walang pag-asa hanggang sa sandaling, noong 1864, si A.M. Si Butlerov ay hindi gumawa ng mahalagang pagtuklas. Nagawa niyang makakuha ng organikong bagay (carbon) mula sa tulagay (sa kanyang eksperimento ito ay pormaldehayd). Ang data na nakuha nawasak ng isang kahanga-hangang pader, na pinaghiwalay ang mga buhay na organismo at ang mundo ng patay bagay hanggang sa araw na ito. Pagkaraan ng ilang sandali, nakuha ng mga siyentipiko ang iba pang mga bersyon ng organic mula sa mga likas na sangkap. Mula sa sandaling ito, ang mga modernong ideya tungkol sa pinagmulan ng buhay ay nagsimulang mabuo. Inihalata nila ang data hindi lamang ng biology, kundi pati na rin ng cosmology at pisika.

Mga bunga ng Big Bang

Ang mga teorya ng pinagmulan ng buhay ay sumasakop sa isang malaking panahon: ang unang mga kinakailangan para sa hinaharap na pagbuo ng mga organismo ang mga siyentipiko ay pa rin sa mga unang yugto ng pinagmulan ng uniberso. Ang modernong pisika ay nagbibilang sa pagkakaroon ng mundo mula sa Big Bang, kung halos lahat ay wala na. Sa mabilis na pagpapalawak at paglamig ng sansinukob, ang mga atom at mga molekula ay unang binuo, pagkatapos ay nagsimula silang magkaisa, na bumubuo sa mga bituin ng unang henerasyon. Sila ang naging lugar para sa pagbuo ng karamihan sa mga sangkap na kilala ngayon sa agham. Pinuno ng mga bagong atom ang espasyo pagkatapos ng mga pagsabog ng mga bituin at naging batayan para sa susunod na henerasyon ng mga bagay, kabilang ang aming Araw. Iminumungkahi ng mga modernong data na ang unang mga organic compound ay maaaring lumitaw sa protoplanetary clouds na nakapalibot sa mga bagong bituin. Ng mga ito, sa lalong madaling panahon nabuo at mga planeta. Ito ay lumabas na ang unang yugto ng pinagmulan ng buhay sa Earth ay lumipas bago ito nabuo.

Autocatalytic cycles

Ang mga proseso na naganap sa Blue Planet sa "pagkabata" nito ay sinusuportahan ng mga sangkap na bumubuo sa kanyang subsoil at nagmula sa kalawakan bilang meteorites. Ang mga hipotheses ng paglitaw ng buhay bilang isa sa mahahalagang pundasyon para sa pagsilang ng organikong bagay sa Lupa ay tinatawag na catalysts ng mga kemikal na reaksyon, na nakulong dito sa mga fragment ng mga "bagong dating". Sila ang humantong sa ang katunayan na ang pinakamabilis na proseso ay nagsimulang maglaro ng isang napakalaki papel sa pagbuo ng mga bagong sangkap sa planeta.

Ang susunod na yugto ay autocatalytic cycles. Sa ganitong mga proseso, ang mga sangkap na nakakatulong sa isang pagtaas sa rate ng reaksyon ay nabuo, pati na rin ang pagpapabago sa mga substrates, ang mga elemento na nakikipag-ugnayan. Ang siklo ay sarado na: nagpoproseso ang kanilang mga sarili na pinabilis at ang kanilang sarili ay "niluto na pagkain," ibig sabihin, mga sangkap na muling umuulit, nagpapatawa sa kanilang sarili at muling bumubuo sa substrate, at iba pa.

Mga pagdududa

Ang mga kontemporaryong ideya tungkol sa paglitaw ng buhay sa loob ng mahabang panahon ay naglalaman ng magkasalungat na opinyon. Ang balakid ay ang problema ng manok at mga itlog. Ano ang unang lumitaw: ang mga protina na isinasagawa ang lahat ng mga proseso sa cell, o DNA, na tumutukoy sa istruktura ng mga protina, na nagtatago ng lahat ng namamana na impormasyon. Ang una ay kinakailangan para sa organismo, dahil sila ay nakakatulong sa pagpapanatili ng sarili ng sistema, kung wala ang buhay na imposible. Ang DNA ay naglalaman ng isang tala ng istraktura ng selula, na tumutukoy din sa posibilidad na mabuhay. Ang mga opinyon ng mga siyentipiko ay hinati at ang sagot sa tanong ay hindi hanggang sa sandali na ito ay kilala na bilang isang repository ng namamana na impormasyon, ang mga virus ay hindi DNA, ngunit ang RNA, ang ikatlong uri ng mga organikong compound, na karaniwang itinatalaga sa teorya ng paglitaw ng buhay ay isang pangalawang papel lamang.

RNA world

Unti-unti nagsimulang mag-ipon ng mga katotohanan at sa 80 taon ng huling siglo may mga datos na bumaling sa paniwala ng mga unang yugto ng pagbuo ng buhay na bagay. Ang mga Ribozymes, RNA molecules, na may kakayahan sa mga protina, sa partikular, ang mga reaksiyong catalyze ay natagpuan. Ang mga unang anyo ng buhay, sa gayon, ay maaaring lumitaw nang walang paglahok ng mga protina at DNA. Sa kanila, ang pag-iimbak ng impormasyon, pati na rin ang lahat ng panloob na gawain, ay isinagawa ng RNA. Ang Buhay sa Daigdig ngayon ay nagmula sa mga proto-organismo, na mga autocatalytic cycle, na binubuo ng mga ribozymes sa sarili. Ang teorya ay tinatawag na "RNA-world."

Coacervates

Sa ngayon mahirap iisipin ang buhay ng panahong iyon, dahil wala itong isang mahalagang katangian - ang shell o ang hangganan. Sa katunayan, ito ay isang solusyon na naglalaman ng autocatalytic cycles mula sa RNA. Ang problema ng kakulangan ng mga hangganan na kailangan para sa wastong daloy ng mga proseso, ay nalutas sa mga pansamantalang paraan. Ang mga proto-organismo ay natagpuan shelter malapit sa mineral ng zeolites, na may isang sala-sala sala-sala istraktura. Ang kanilang ibabaw ay nakapag-catalyze sa pagbuo ng RNA chains at bigyan sila ng isang tiyak na pagsasaayos.

Dagdag pa - higit pa: sa eksena lumitaw coacervates o tubig-lipid patak. Ang mga hipothesis ng pinagmulan ng buhay, kapwa kamakailan at sa modernong panahon, ay nakasalalay sa teorya ng AI. Si Oparin, na nag-aral ng mga katangian ng naturang mga formasyon. Ang mga coacervate ay mga patak ng solusyon na nakakabit sa taba mula sa mga lipid. Ang kanilang mga lamad ay nailalarawan sa pamamagitan ng piniling pagkamatagusin at ang kakayahang mag-metabolize. Ang ilan sa mga ito, tila, ay sinamahan ng mga kadena ng reproducing RNA, kabilang ang mga na catalyzed ang synthesis ng lipids sa kanilang sarili. Sa gayon, lumitaw ang mga bagong anyo ng buhay na nagtagumpay sa landas mula sa antas ng preorganizational hanggang sa tamang antas ng organismo. Ang posibilidad ng naturang mga pormasyon ay nakumpirma na kamakailan lamang: sinuri ng mga siyentipiko ang kakayahan ng RNA na kumbinasyon ng mga ions ng kaltsyum upang ilakip sa lipid membranes at kontrolin ang kanilang pagkamatagusin.

Mahusay na katulong

Ang pinagmulan ng buhay sa susunod na yugto ay ang proseso ng pagpapabuti ng mga function ng mga organismo na nabuo. Ang RNA ay nakuha ang kakayahang ma-catalyze ang synthesis ng amino acid polymers, sa simula medyo simple. Ang pagpaparangal ng pagsasaayos ng bagong mekanismo ay naging kakayahang mag-synthesize ng mga protina. Ang mga lumilitaw na formations ay maraming beses na mas epektibo sa pagkaya sa biological na proseso kaysa sa ribozymes.

Sa una, ang synthesis ng peptides ay hindi iniutos. Ang proseso ay naganap "bilang kakila-kilabot", na iniiwan ang okasyon upang gabayan ang pagkakasunod-sunod ng mga amino acid sa bagong mga tanikala. Sa paglipas ng panahon, ang wastong pagkopya ay itinatag, dahil ito ang nag-ambag sa higit na katatagan ng buong sistema. Kaya nagkaroon ng isang genetic code na nagbibigay-daan sa iyo upang synthesize ng ilang mga protina na may mga kinakailangang function.

Pagpapaganda

Ang pagpasa ng kakayahang i-synthesize ang mga kinakailangang protina ay dumaan nang unti-unti. Ang unang yugto ay ang hitsura ng isang espesyal na uri ng RNA na maaaring pagsamahin ang mga amino acids. Ang susunod na yugto ay sinamahan ng pagtatayo ng proseso ng pagbuo ng mga molecule ng peptide gamit ang mga base na itinayo sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod. Ang pagkakasunud-sunod ay itinakda ng template ng RNA. Sa pagtutugma ng "mga tagubilin" ng nakapagtuturo na RNA at mga elemento ng mga protina sa hinaharap, isang bagong uri ng RNA, na tinatawag na transportasyon, ay kinuha. Tulad ng impormasyon, mahalagang mahalagang bahagi ng synthesis ng peptides.

DNA

Ang komplikasyon ng mga organismo ay nagpatuloy sa pagpapaunlad ng mga paraan ng pag-iimbak ng impormasyon. Ipinapalagay na sa una ang DNA ay isa sa mga yugto ng siklo ng buhay ng mga kolonya ng RNA. Mayroon itong mas matatag na istraktura. Ang antas ng pangangalaga ng impormasyon ay isang order ng magnitude mas mataas, samakatuwid, pagkatapos ng ilang medyo matagal na panahon, ang DNA ay naging pangunahing repository ng genetic code.

Ang isa sa mga pag-aari ng bagong edukasyon, sa isang pagkakataon ay hindi pinahihintulutang ilagay ang DNA sa pinuno ng teorya ng pinagmulan ng buhay, ay ang kawalan ng kakayahan na kumilos nang aktibo. Ito ay naging isang uri ng pagbabayad para sa mga advanced na function ng tindahan ng impormasyon. Ang lahat ng "trabaho" ay nanatiling protina at RNA.

Symbiosis

Ang mga modernong ideya tungkol sa pinagmulan ng buhay ay hindi nagpapahiwatig na ang isang ninuno ay isang sarado at nabakuran mula sa natitirang bahagi ng katawan. Ang mga siyentipiko ay mas may hilig upang suportahan ang palagay na sa mga unang yugto ay may mga komunidad ng mga mikroskopikong pagkakatulad ng mga selula na gumaganap ng iba't ibang mga function. Ang ganitong simbiyos ay hindi mahirap na makilala sa kalikasan ngayon. Ang pinakasimpleng halimbawa ay cyano-bacterial mat, na kung saan ay sabay-sabay isang komonwelt ng mga mikroorganismo at isang solong buong buhay na nilalang.

Ang paglitaw ng buhay sa biology ng Daigdig sa kasalukuyang yugto ng pag-unlad nito ay nakikita ang isang proseso na nailalarawan sa pamamagitan ng pare-pareho na pakikibaka at kumpetisyon, kundi sa pamamagitan ng patuloy na pag-unlad ng ilang iba't ibang mga istruktura na sa kalaunan ay humantong sa paglitaw ng isang buhay na selula, gaya ng naisip natin ngayon.

Pangkalahatan

Summarizing, posible na ilista nang maikli ang lahat ng mga yugto ng pagbuo ng buhay na lumilitaw sa balangkas ng makabagong mga teorya bilang ang pinaka-posibleng bersyon ng paglitaw at pag-unlad ng mga organismo sa Earth:

1. Pagbubuo ng mga pangunahing organikong compound sa protoplanetary clouds.

2. Ang unti-unti paglitaw ng mga reaksyon na may kakayahang mapabilis ang sarili, at autocatalytic cycles.

3. Ang hitsura ng autocatalytic cycles na binubuo ng RNA.

4. Union of RNA at lipid membranes.

5. Pagkuha ng kakayahan ng RNA na synthesize ng protina.

6. Ang paglitaw ng DNA at pag-apruba nito bilang pangunahing imbakan ng impormasyon.

7. Ang pagbuo ng unang unicellular na organismo batay sa simbiyos.

Ang pag-unawa sa mga proseso na humantong sa paglitaw ng buhay ay hindi pa perpekto. Maraming mga tanong ang mga siyentipiko. Hindi ito alam kung paanong nagmula ang RNA, maraming mga intermediate phase ang nananatiling lamang panteorya. Gayunpaman, araw-araw ay inilalagay ang mga bagong eksperimento, ang mga katotohanan at mga pag-uusapan ay nasuri. Ligtas na sabihin na ang aming siglo ay magbibigay sa mundo ng maraming higit pang mga pagtuklas na may kaugnayan sa sinaunang panahon.