Originea vieții pe Pământ a fost a treia etapă semnificativă în seria originii universului nostru și a originii Pământului.
Au existat multe teorii și ipoteze despre originea vieții pe Pământ. Printre acestea, mitul "actului creator al creării lumii de către Dumnezeu", descris în Biblie, ipotezele lui Aristotel, Epicur și Democritus.
Cercetarea lui Louis Pasteur în secolul al XIX-lea a confirmat în cele din urmă eronarea ideilor originii vieții ca autogenerare spontană. Adevărat, ei nu au dat concluzii finale despre originea vieții.
Și numai la 3 mai 1924, la o întâlnire a Societății Botanice Ruse, omul de știință AI Oparin a considerat problema originii vieții dintr-un nou punct de vedere. Raportul său "Despre originea vieții" a fost punctul de plecare al unei noi viziuni asupra problemei veșnice a apariției noastre pe Pământ. Trebuie subliniat faptul că, independent de Oparin, același om de știință englez J. Haldane a ajuns la aceleași concluzii.
Comună în opiniile lui Oparin și Haldane a fost explicația originii vieții ca urmare a evoluției chimice. Ambii au subliniat rolul imens al oceanului primar ca un mare laborator chimic, în care sa format "bulionul primar".
Condiții de apariție a vieții.
Nașterea vieții nu sa întâmplat de la sine, ci sa realizat din cauza anumitor condiții externe care s-au dezvoltat până atunci. Condiția principală pentru apariția vieții este legată de masa și dimensiunea planetei noastre. Se demonstrează că, dacă masa planetei este mai mare de 1/20 din masa Soarelui, încep să apară reacții nucleare intense.
Următoarea condiție importantă pentru apariția vieții a fost prezența apei. Valoarea apei pentru viață este excepțională. Acest lucru se datorează caracteristicilor termice specifice: capacitate enormă de căldură, conductivitate termică slabă, expansiune la îngheț, proprietăți bune ca solvent, etc.
Cel de-al treilea element era carbonul, care era prezent pe Pământ sub formă de grafit și carburi. Carbidele formate din carburi în timpul interacțiunii lor cu apa.
A patra condiție necesară a fost energia externă. O astfel de energie pe suprafața pământului avea mai multe forme: energia radiantă a soarelui, în special lumina ultravioletă, evacuările electrice în atmosferă și energia decăderii atomice a substanțelor radioactive naturale.
Apariția ființelor vii.
Când substanțe ca proteinele au apărut pe Pământ, a început o nouă etapă în dezvoltarea materiei - trecerea de la compuși organici la lucruri vii. Inițial, substanțele organice erau în mări și oceane sub formă de soluții. Nu aveau nici o structură, nici o structură. Dar atunci când astfel de compuși organici au fost amestecați împreună, au ieșit din soluții speciale semi-lichide, formațiuni gelatinoase - coacervate. Toate substanțele proteice în soluție au fost concentrate în ele.
Deși picăturile coacervate erau lichide, aveau o anumită structură internă. Particulele materiei din ele nu au fost localizate la întâmplare, ca și în soluție, dar cu o anumită regularitate. Cu formarea coacervatelor, însă începutul organizației era încă foarte primitiv și instabil. Pentru foarte picături, această organizație a avut o mare importanță. Orice picătură de coacervat a fost capabilă să prindă anumite substanțe din soluția în care a plutit. Ei s-au alăturat chimic substanțelor picăturii în sine. Astfel, a fost procesul de creare și creștere. Dar în orice picătură, împreună cu creația, a existat și o dezintegrare. Unul sau altul dintre aceste procese, în funcție de compoziția și structura internă a picăturilor, a început să predomine.
Ca urmare, la un moment dat în oceanul primar, soluțiile de substanțe asemănătoare proteinei au fost amestecate și s-au coacervat picăturile formate. Ei nu înotau în apă pură, ci în soluția unei varietăți de substanțe. Picăturile au prins aceste substanțe și au crescut pe cheltuiala lor. Rata de creștere a picăturilor individuale nu a fost aceeași. Ea depindea de structura interioară a fiecăruia dintre ele.
Dacă procesul de descompunere a predominat în picături, atunci sa dezintegrat. Substanțele, constituenții lor, au trecut în soluție și au fost absorbiți de alte picături. Mai mult sau mai puțin au existat doar acele picături în care procesele de creație au predominat asupra proceselor de decădere.
Astfel, toate formele aleatoare ale organizației au ieșit din procesul evoluției ulterioare a materiei.
Fiecare picătură individuală nu putea să crească nelimitat ca o masă solidă - ea sa dezintegrat în picături fiice. Dar fiecare picătură în același timp era ceva diferit de celelalte și, după ce sa separat, a crescut și sa schimbat independent. În noua generație, toate picăturile organizate fără succes au pierit, iar droizii cei mai perfecți au participat la evoluția ulterioară a materiei. Deci, în procesul de origine a vieții, a avut loc o selecție naturală de picături coacervate. Creșterea coacervatelor sa accelerat treptat. Mai mult, dovezile științifice confirmă faptul că viața nu a apărut în oceanul deschis, ci în zona de raft a mării sau în lagune, unde existau condițiile cele mai favorabile pentru concentrarea moleculelor organice și formarea de sisteme macromoleculare complexe.
În cele din urmă, îmbunătățirea coacervatelor a dus la o nouă formă de existență a materiei - la apariția pe Pământ a celor mai simple ființe vii. În general, o varietate excepțională de viață se realizează pe o bază biochimică uniformă: acizii nucleici, proteinele, carbohidrații, grăsimile și compușii oarecum mai rare, cum ar fi fosfații.
Principalele elemente chimice din care se construiește viața sunt carbonul, hidrogenul, oxigenul, azotul, sulful și fosforul. Evident, organismele folosesc pentru structura lor elementele cele mai simple și cele mai comune ale universului, care se datorează însăși naturii acestor elemente. De exemplu, atomii de hidrogen, carbon, oxigen și azot sunt de dimensiuni mici și formează compuși stabili cu legături de două și trei ori, ceea ce le crește reactivitatea. Și formarea de polimeri complexe, fără de care apariția și dezvoltarea vieții în general este imposibilă, este asociată cu caracteristicile chimice specifice ale carbonului.
Sulful și fosforul sunt prezente în cantități relativ mici, însă rolul lor în viață este deosebit de important. Proprietățile chimice ale acestor elemente permit formarea de legături chimice multiple. Sulful este o parte a proteinelor, iar fosforul este o parte componentă a acizilor nucleici.
Primele organisme vii.
Deși structura primelor organisme vii era mult mai perfectă decât cea a picăturilor coacervate, era incomparabil mai simplă decât creaturile vii. Selecția naturală, care a început în picăturile coacervate, a continuat odată cu apariția vieții. Pentru o lungă perioadă de timp structura ființelor vii a fost îmbunătățită din ce în ce mai mult, adaptată condițiilor de existență.
La început, alimentele pentru ființe vii erau numai substanțe organice provenite din hidrocarburi primare. Dar, în timp, cantitatea de astfel de substanțe a scăzut. În aceste condiții, organismele primare vii au dezvoltat capacitatea de a construi substanțe organice din elemente de natură anorganică - din dioxid de carbon și apă. În procesul dezvoltării consecvente, au abilitatea de a absorbi energia razele solare, se descompun în detrimentul acestei energii, dioxidul de carbon și a construi substanțe organice în corpul său din carbon și apă. Deci, au fost cele mai simple plante - alge albastre-verzi. Resturile de alge albastre-verzi se găsesc în cele mai vechi depozite ale crustății pământului.
Alte creaturi vii au reținut modul de hrănire anterior, dar plantele primare au devenit alimentele lor. Astfel animalele au apărut în forma lor originală.
La începutul vieții, ambele plante și animale erau cele mai mici creaturi cu o singură celulă, cum ar fi bacteriile care trăiesc în timpul nostru, algele albastre-verzi, amoeba. Un mare eveniment în istoria dezvoltării succesive a naturii vii a fost apariția unor organisme multicelulare, adică ființe vii compuse din mai multe celule unite într-un singur organism. Treptat, dar mult mai rapid decât înainte, organismele vii au devenit mai complexe și mai diverse.
Odată cu formarea unor sisteme ultramicro complexe (probionte) care implică acizi nucleici, enzime de proteine și mecanismul codului genetic, apare viața pe Pământ. Probioții aveau nevoie de compuși chimici diferiți - nucleotide, aminoacizi etc. Din cauza gradului scăzut de informații genetice, probioții aveau capacități destul de limitate. Faptul este că ei foloseau pentru creșterea lor compuși organici sintetizați în cursul evoluției chimice și dacă viața la stadiul incipient a existat doar sub forma unei specii de organisme, atunci supa primară ar fi epuizată destul de repede.
Cu toate acestea, datorită tendinței de a dobândi o mare varietate de proprietăți și, în primul rând, de apariția abilității de a sintetiza substanțe organice din compușii anorganici folosind lumina soarelui, acest lucru nu sa întâmplat.
La începutul etapei următoare se formează membrane biologice - organele, responsabile pentru forma, structura și activitatea celulei. Membranele biologice sunt construite din agregate de proteine și lipide, capabile să delimiteze materia organică din mediul înconjurător și să servească ca o coajă moleculară protectoare. Se presupune că formarea membranelor ar putea începe chiar și în timpul formării coacervatelor. Dar pentru trecerea de la coacervate la materie vii, erau necesare nu numai membrane, ci catalizatori pentru procese chimice - enzime sau enzime. Selecția coacervatelor a îmbunătățit acumularea de polimeri de tip proteic, responsabili pentru accelerarea reacțiilor chimice. Rezultatele selecției au fost fixate în structura acizilor nucleici. Un sistem de secvențe de nucleotide care funcționează cu succes în ADN a fost îmbunătățit tocmai prin selecție. Apariția autoorganizării depinde atât de condițiile prealabile chimice inițiale, cât și de condițiile specifice ale mediului pământ. Auto-organizarea a apărut ca o reacție la anumite condiții. În timpul autoorganizării, au fost eliminate multe variante nereușite, până când principalele caracteristici ale structurii acizilor nucleici și proteinelor au atins rata optimă din punct de vedere al selecției naturale.
Datorită selecției prebiologice a sistemelor în sine și nu doar a moleculelor individuale, sistemele au dobândit capacitatea de a-și îmbunătăți organizarea. Acesta a fost deja următorul nivel de evoluție biochimică, care a oferit o creștere a capacităților lor de informare. În ultima etapă a evoluției sistemelor organice izolate, sa format un cod genetic. După formarea codului genetic, evoluția se dezvoltă în variații. Cu cât progresează în timp, cu atât variațiile sunt mai numeroase și mai complexe.
După ce a apărut, viața a început să evolueze într-un ritm rapid care arată accelerarea evoluției în timp. Astfel, evoluția de la probionte primare la forme aerobe a durat aproximativ 3 miliarde de ani, în timp ce din momentul apariției plantelor terestre și animale, au trecut aproximativ 500 de milioane de ani; păsările și mamiferele dezvoltate de la primele vertebrate terestre de 100 de milioane de ani, primatele au fost separate în 12-15 milioane de ani, pentru formarea oamenilor a durat aproximativ 3 milioane de ani.
Baza adevărată a vieții a fost formată ca rezultat al apariției unei celule în care membranele biologice au combinat organele individuale într-un singur întreg.
Primele celule erau primitive și nu aveau un nucleu. Dar astfel de celule există și în prezent. În mod surprinzător, au apărut cu mai bine de 3 miliarde de ani în urmă.
Primele celule au fost prototipul tuturor organismelor vii: plante, animale, bacterii. Mai târziu, în cursul evoluției, sub influența legilor lui Darwin de selecție naturală, celulele au fost îmbunătățite și au existat celule specializate ale mai mari organisme multicelulare, plante și animale - metafitov și metazoans.
Deoarece dependența unificatoare dintre evoluția chimică a evoluției biochimice și biologice care se schimbă atunci putem menționa următoarele:
2. Molecule simple
3. Macromolecule complexe și sisteme ultramoleculare (probionte)
4. Organisme unicelulare.
Deci, lumea vie este creată. A fost nevoie de mai mult de 3 miliarde de ani, iar acest lucru a fost cel mai dificil. Este imposibil să se enumere un număr mare de opțiuni pentru dezvoltarea compușilor inițiali de carbon. Cu toate acestea, cel mai important a fost rezultatul - apariția vieții pe Pământ.
În ciuda importanței cunoașterii despre condițiile, cauzele și procesele de apariție a vieții pe Pământ în zilele noastre, NTP mulți nu acordă această atenție cuvenită. Deși ar trebui să fie foarte clar pentru toată lumea că viața din jurul nostru a fost formată într-o perioadă atât de gigantică de timp, care este pur și simplu dincolo de conștiința noastră. Și numai din acest motiv, daunele care s-au făcut deja pentru toate viețile din secolul trecut nu au dus încă la consecințe ireversibile. Cu toate acestea, mulțumită NTP, o persoană, fără ao realiza, creează din ce în ce mai periculoase pentru toată invenția vie. Și, din păcate, nimeni nu știe care dintre ele va fi ultima ....
Dar suntem parte a lumii vii, a cărei creare a durat miliarde de ani. Cred că este ceva de gândit.
- Yugay G. A. "Teoria generală a vieții", M. Mysl, 1985
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: