Ipotezele moderne ale originii vieții

Cea mai mare recunoaștere și distribuția în secolul XX a primit ipoteza originii vieții pe Pământ, propus intern celebrul biochimist Academicianul AI Oparin (1894-1980) și biochimistul englez John. Holdoynom (1892-1964). Esența ipotezei lor, formulată de ei în mod independent una de alta în 1924-1928. și dezvoltat în timpul ulterior, este redus la existența pe Pământ a unei perioade prelungite de formare abiogenă a unui număr mare de compuși organici. Aceste substanțe organice saturau apele oceanelor cele mai vechi, formând (conform ideilor lui J. Haldane) așa-numitul "bulion primar". Ulterior, datorită numeroaselor procese de adâncime și desicare locală a oceanelor, concentrația "bulionului primar" ar putea crește zeci și sute de ori. Aceste procese au avut loc pe fondul unei activități vulcanice intense, al descărcărilor frecvente ale fulgerului în atmosferă și al radiațiilor cosmice puternice. În aceste condiții, se pot produce complicații treptate ale moleculelor de substanțe organice, apariția unor proteine simple, polizaharide, lipide, acizi nucleici. Pentru multe sute și mii de ani, acestea puteau forma cheaguri de substanțe organice (coacervate). Cu reducerea coacervates atmosferic nu sunt distruse, există o complicație treptată a acestora, iar la un moment dat în dezvoltarea acestor prime organisme primitive (probionty) ar putea fi formate. Această ipoteză a fost adoptată și dezvoltată în continuare de către mulți oameni de știință din diferite țări, sălcii 1947 savantul englez John Bernal conjectured biopoeza. El a identificat trei etape principale în formarea vieții: 1) apariția abiogenă a monomerilor organici; 2) formarea de polimeri biologici; 3) dezvoltarea structurilor membranare și a primelor organisme.

Să analizăm pe scurt procesele și etapele biopoiezei.

Prima etapă a biopoiezei a fost o serie de procese, numite evoluția chimică, care au dus la apariția probioților - primele ființe vii. Durata acestuia de către diverși oameni de știință este estimată de la 100 la 1000 de milioane de ani. Aceasta este preistoria vieții de pe planeta noastră.

Biosinteza abiogenă a compușilor organici

Pământul, ca planetă, a apărut cu aproximativ 4,5 miliarde de ani în urmă (în conformitate cu alte surse - acum 13 miliarde de ani în urmă, dar nu au încă dovezi puternice). Răcirea Pământului a început cu aproximativ 4 miliarde de ani în urmă, iar vârsta crustă a Pământului este estimată la aproximativ 3,9 miliarde de ani. În acest moment se formează și oceanul și atmosfera primară a Pământului. Pământul în acest moment a fost suficient încălzit prin eliberarea căldurii în timpul solidificării și cristalizării componentelor corticale și a activității vulcanice active. Apa a fost într-o stare de vapori pentru o lungă perioadă de timp, evaporând de pe suprafața Pământului, condensând în straturile superioare ale atmosferei și scăzând din nou pe suprafața fierbinte. Toate acestea au fost însoțite de furtuni aproape constante cu descărcări electrice puternice. Ulterior, corpurile de apă și oceanele primare încep să se formeze. atmosferă pământ antic care nu conține oxigen liber și gazele vulcanice a fost saturată, care a inclus oxizi de sulf, azot, amoniac, oxid de carbon și dioxid, vapori de apă și alte componente. radiațiile puternice cosmice și radiația solară (stratul de ozon din atmosferă nu are), descărcări electrice frecvente și puternice, activitatea vulcanică, însoțită de emisia de mase mari de componente radioactive, a dus la formarea de compuși organici, cum ar fi formaldehida, acidul formic, uree, acid lactic Acid, glicerol, glicină, anumiți aminoacizi simpli și m. p. Deoarece oxigenul liber din atmosfera nu exista, acești compuși nu sunt oxidați și se pot acumula în cald, și chiar și un punct de fierbere doem și, treptat, devin complicate în structură, formând un așa-numit „bulion primar.“ Durata acestor procese a fost de multe milioane și zeci de milioane de ani. Acesta a fost modul în care a fost realizată prima etapă a biopoiezei - formarea și acumularea de monomeri organici.

Etapa de polimerizare a monomerilor organici

Formarea coacervatelor

Următorul pas în originea vieții a fost coacervates obrazovyvanie, adică grupuri mari de polimeri organici complecși. Cauzele și mecanismele acestui fenomen nu sunt în mare parte încă clare. Coacervatele din această perioadă au reprezentat un amestec mecanic de compuși organici, fără semne de viață. La un moment dat, între moleculele de ARN și peptide, au apărut legături, care amintesc de reacțiile sintezei proteinei matrice. Cu toate acestea, încă nu este clar modul în care ARN a început să codeze sinteza peptidelor. Mai târziu, au existat molecule ADN care, datorită prezenței a două bobine și posibilitatea unei mai precise (în comparație cu ARN) copierea în sine (replicate) au fost principalii purtători de informații cu privire la sinteza peptidelor, transmiterea acestor informații ARN. Astfel de sisteme (coacervates) este o reminiscență a organismelor vii, dar încă nu este de așa natură, deoarece acestea nu au o structură internă ordonată inerentă în organisme vii, și nu au fost în măsură să se reproducă. După anumite reacții de sinteză a peptidelor pot să apară și în omogenate ne-celulare.

Apariția membranelor biologice

Structurile biologice comandate sunt imposibile fără membranele biologice. Prin urmare, următoarea etapă a formării vieții a fost formarea acestor structuri, izolarea și protejarea coacervatelor din mediul înconjurător, transformându-le în entități autonome. Membranele ar putea fi formate din pelicule lipidice care apar pe suprafața corpurilor de apă. Moleculele lipidice ar putea fi legate de peptide aduse de fluxurile de ploaie în corpurile de apă sau formate în aceste corpuri de apă. Atunci când valuri de corpuri de apă sau precipitații pe suprafața lor de sedimente ar putea să apară bule, înconjurate de compuși asemănători membranei. Pentru apariția și evoluția vieții, bulele care au înconjurat coacervatele cu complexe proteine-nucleice au fost importante. Dar asemenea formațiuni nu erau încă organisme vii.

Apariția de probiote - primele organisme de auto-replicare

Doar acele coacervate ar putea fi transformate în organisme vii, capabile de autoreglementare și autoproducere. Cum au apărut aceste abilități - este, de asemenea, neclar. Membranele biologice au oferit autonomie și protecție pentru coacervate, ceea ce a contribuit la apariția unei ordonări semnificative a reacțiilor biochimice care au loc în aceste organisme. Următorul pas a fost apariția autoreproducere, atunci când acidul nucleic (ADN și / sau ARN) nu au fost doar asigura sinteza peptidelor, dar cu ajutorul ei reglementa procesele de autoreproducere și metabolismul. Deci a existat o structură celulară, care are metabolismul și abilitatea de a se autoreproduce. Aceste forme s-au păstrat în procesul de selecție naturală. Astfel, coacervatele s-au transformat în primele organisme vii - probionți.

Etapa evoluției chimice a ajuns la capăt, iar stadiul evoluției biologice a materiei deja vii a venit. Sa întâmplat acum 3,5-3,8 miliarde de ani. Apariția unei celule vii este prima aromomorfă majoră în evoluția lumii organice.

Primele organisme vii au fost similare ca structură procariotele nu au fost încă de perete celular puternice și a unor structuri intracelulare (au fost acoperite cu o membrană biologică, coturile interne care realizează funcția structurilor celulare). Poate că primul probionty au ARN-a prezentat un material ereditar si genomul ADN apar mai târziu în cursul evoluției. Există o opinie conform căreia evoluția ulterioară a vieții a trecut de la un strămoș comun, de la care au apărut primele procariote. Asta a asigurat o mare asemănare în structura tuturor procariotelor și, ulterior, eucariotelor.

Imposibilitatea generării spontane a vieții în condițiile moderne

Întrebarea este adesea întrebată: de ce nu apare generarea spontană de ființe vii în prezent? La urma urmei, dacă organismele vii nu apar acum, pe ce bază putem crea ipoteze despre originea vieții în trecutul îndepărtat? Unde este criteriul pentru probabilitatea acestei ipoteze? Răspunsurile la aceste întrebări sunt după cum urmează: 1) ipoteza de mai sus biopoeza este în multe feluri o construcție logică, ea nu este încă dovedită, conține multe contradicții și ambiguități (deși există o mulțime de date și fosili și experimentale, pentru a sugera doar un astfel de biopoeza de dezvoltare ); 2) această ipoteză, pentru toate incompletele sale, totuși încearcă să explice originea vieții, pornind de la condițiile concrete terestre, aceasta este tocmai valoarea ei; 3) auto nou ființe în stadiul actual de dezvoltare a vieții este imposibilă din următoarele motive: a) compuși organici pentru o lungă perioadă de timp ar trebui să fie sub formă de clustere, treptat devenind mai complexe și transformate; În condițiile atmosferei oxidante a Pământului modern acest lucru este imposibil, ele vor fi rapid distruse; b) în condiții moderne, există multe organisme care pot folosi foarte rapid chiar și mici grupuri de substanțe organice pentru nutriția lor.