Concepte ale originii vieții 4
Baza reală a vieții ................................. .4
Pământul în perioada originii vieții ..................... .6
Începutul vieții pe Pământ .................................... .8
Evoluția formelor de viață ....................................... ..9
Unul dintre cele mai dificile și în același timp interesante în științele naturale moderne este problema originii vieții. Este dificil, pentru că atunci când știința abordează problemele dezvoltării ca fiind una nouă calitativ, ea se află la limita capacităților sale ca ramură a culturii bazată pe verificarea și verificarea experimentală a afirmațiilor.
Oamenii de știință de astăzi nu sunt capabili să reproducă procesul de origine a vieții cu aceeași precizie ca în urmă cu câțiva miliarde de ani. Chiar și experimentul cel mai atent realizat va fi doar un experiment model, lipsit de o serie de factori care au însoțit apariția celor vii pe Pământ. Metodologia dificilă - în imposibilitatea de a efectua un experiment direct asupra originii vieții (unicitatea acestui proces împiedică utilizarea metodei științifice de bază).
Problema originii vieții nu este interesant numai în sine, dar, de asemenea, o legătură strânsă cu problema diferențelor între viață și materie nonliving, precum și din cauza problemelor de evoluție care acționează la originea vieții. Care este esența celor vii? Cum și în ce măsură au funcționat mecanismele evoluției la originea vieții?
Diferența dintre cei vii și cei lipsiți de viață.
Deci, ceea ce trăiește și cum diferă de viață. Există unele diferențe fundamentale în planurile materiale, structurale și funcționale. În planul real, compoziția organismelor vii implică în mod necesar compuși organici macromoleculari foarte numiți, numiți biopolimeri, proteine și acizi nucleici (ADN și ARN). În planul structural, lucrul viu este diferit de structura celulară inanimată. Planul funcțional pentru corpurile vii se caracterizează prin reproducerea ei înșiși. Stabilitatea și reproducerea se găsesc și în sistemele neînsuflețite. Dar în corpurile vii, are loc procesul de auto-reproducere. Nu le reproduce ceva, ci ele însele. Acesta este un moment fundamental nou.
De asemenea, organismele vii diferă de prezența non-vie a metabolismului, capacitatea de a dezvolta și de a dezvolta, reglementarea activă a compoziției sale și funcțiile, capacitatea de a muta, iritabilitate, adaptabilitate la mediu și așa mai departe. D. O caracteristică esențială a vieții este o activitate de activitate. "Toate ființele vii trebuie fie să acționeze, fie să piară. Mouse-ul trebuie să fie în mișcare constantă, zbura de pasăre, înotul de pește și chiar și planta trebuie să crească "(Selye G. De la vis la descoperire .- M. 1987.- С 32).
Cu toate acestea, o deosebire strict științifică între cei vii și cei lipsiți de viață suferă anumite dificultăți. Există, ca atare, forme de tranziție de la viață la viață. De exemplu, virușii din afara celulelor unui alt organism nu posedă niciun atribut al celor vii. Ei au un aparat ereditar, dar nu sunt necesare enzime esențiale pentru metabolism și, prin urmare, ele pot crește și se pot multiplica numai prin penetrarea în celulele organismului gazdă și prin utilizarea sistemelor sale enzimatice. În funcție de caracteristica pe care o considerăm cea mai importantă, clasificăm viruși ca sisteme importante sau nu.
Concepte ale originii vieții.
Există cinci concepte despre originea vieții: 1) creaționismul - creația divină a celor vii; 2) Conceptul de multe ori generarea spontană a vieții din materie moartă (a aderat la Aristotel, care credea că cei vii, de asemenea, poate să apară ca urmare a degradării solului); 3) conceptul unei stări staționare, conform căreia viața a existat întotdeauna; 4) conceptul de panspermie - originea extraterestră a vieții; 5) conceptul originii vieții pe Pământ în trecutul istoric ca urmare a proceselor care respectă legile fizice și chimice.
Primul concept este religios și nu are o legătură directă cu știința. Al doilea a fost negat de microbiologul francez al secolului al XIX-lea, studiind activitatea bacteriilor, Louis Pasteur (o pasteurizare cunoscută de cuvânt). Al treilea, datorită originalității și speculațiilor sale, a avut întotdeauna puține suporteri.
La începutul secolului XX. în știință, ultimele două concepte au dominat. Conceptul panspermie, potrivit căreia viața a fost adus pe Pământ din exterior, de detecție bazat pe studiul de meteoriți și comete „precursori viu“ - compuși organici, care ar fi jucat un rol de „semințe“.
Conceptul de apariție a vieții pe Pământ în trecutul istoric, două opțiuni. Potrivit uneia, originea vieții este rezultatul formării accidentale a unei singure "molecule vii", în structura căreia a fost stabilit întregul plan de dezvoltare a vieții. Biologul francez J. Mono scrie că "viața nu rezultă din legile fizicii, ci este compatibilă cu acestea. Viața este un eveniment, a cărui exclusivitate trebuie recunoscută. " Conform unui alt punct de vedere, originea vieții este rezultatul evoluției naturale a mamei.
Baza reală a vieții.
Secolul al XX-lea a dus la crearea primelor modele științifice ale originii vieții. În 1924, în cartea sa Alexander Oparin „Originea vieții“ a fost formulată în primul rând conceptul naturalistă că apariția vieții - rezultatul unei lungi evoluții de pe Pământ - prima chimice, biochimice atunci. Acest concept a primit cea mai mare recunoaștere în comunitatea științifică.
Putem distinge următoarele etape ale sistemelor vii, începând cu cele mai simple și apoi urmând calea unei complicații treptate. În captivitatea materială pentru apariția vieții, în primul rând, este nevoie de carbon. Viața de pe Pământ se bazează pe acest element, deși, în principiu, se poate presupune existența vieții pe bază de siliciu. Poate că undeva în univers există o "civilizație de siliciu", dar pe Pământ, baza vieții este carbonul.
Care este cauza? Atomii de carbon sunt produși în intestinul marilor stele în cantitatea necesară pentru formarea vieții. Carbonul poate crea o varietate de structuri de tip lanț, răsucite cu apă, cu lungimea de câteva zeci de milioane, mobilă, cu conductivitate redusă, gelatinoasă, cu apă saturată. Compușii de carbon cu hidrogen, oxigen, azot, fosfor, sulf, fier au caracteristici catalitice remarcabile, construcții, energie, informații și alte proprietăți.
Oxigenul, hidrogenul și azotul împreună cu carbonul pot fi atribuite "cărămizilor" celor vii. Celula constă din 70% oxigen, 17% carbon, 10% hidrogen, 3% azot. Toate cărămizile celor vii aparțin celor mai stabile și răspândite elemente chimice din univers. Acestea se unesc cu ușurință împreună, intră în reacție și au o greutate atomică mică. Compușii lor sunt ușor solubili în apă.
Prin date radioastronomice, substanțele organice au apărut nu numai înainte de apariția vieții, nici înainte de formarea planetei noastre. În consecință, substanțele organice de origine abiogenică au fost prezente pe Pământ deja în timpul formării.
Când Pământul este format din praful cosmic (particule de fier și silicați - substanțe care conțin siliciu) și gaz, este foarte probabil că gazele ar putea condensa pe părțile exterioare ale sistemului solar. Compușii organici ar putea fi, de asemenea, sintetizați pe suprafața particulelor de praf.
Chimice și studii paleontologice cele mai vechi sedimente precambrian și mai ales model de multe experimente care reproduc condițiile care au predominat pe suprafața pământului primitivă a lui, pentru a înțelege modul în care apar aceste condiții, în formarea de compuși organici mai complexe.
Viața este posibilă numai în anumite condiții fizice și chimice (temperatură, prezență de apă, săruri etc.). încetarea proceselor de viață, de exemplu, atunci când se usucă semințele sau se îngheață adânc microorganismele mici, nu duce la pierderea viabilității. Dacă structura nu este deteriorată, atunci când revine în condiții normale, ea restabilește procesele vitale.
De asemenea, pentru apariția vieții sunt necesare anumite intervale de temperatură, umiditate, presiune, nivel de radiație, o anumită direcție a dezvoltării universului și a timpului. Îndepărtarea reciprocă a galaxiilor duce la faptul că studiul lor electromagnetic vine la noi foarte slăbit. Dacă galaxiile s-au adunat, atunci densitatea radiațiilor din univers ar fi atât de mare încât viața nu ar putea exista. Carbonul a fost sintetizat în stele gigantice acum câțiva miliarde de ani. Dacă vârsta universului era mai mică, viața nu ar fi putut să apară. Planeta trebuie să aibă o anumită masă pentru a menține atmosfera.
Pământ în perioada de origine a vieții.
Planeta noastră este "mijlocul de aur" al sistemului solar, care este cel mai potrivit pentru nașterea vieții. Vârsta Pământului este de aproximativ 5 miliarde de ani. Temperatura suprafeței în perioada inițială a fost de 4000-8000ºC și, pe măsură ce s-au răcit Pământul, metalele de carbon și metalele mai refractare au condensat și au format crusta pământului. Atmosfera era complet diferită. Gaze ușoare - hidrogen, heliu, azot, oxigen - au părăsit atmosfera, deoarece câmpul gravitațional al planetei noastre încă insuficient de densă nu le-a putut ține. Cu toate acestea, compuși simpli care conțin aceste elemente au fost reținuți.
Atmosfera primară a conținut hidrogen și compuși de carbon (metan) și azot (amoniac). Absența oxigenului din atmosferă a fost probabil o condiție necesară pentru apariția vieții: experimentele de laborator arată că substanțele organice sunt mult mai ușor de creat într-un mediu reducător decât într-o atmosferă bogată în oxigen. Faptul că atmosfera era exact așa, mărturisesc cele mai vechi roci de pe Pământ.
Există puncte de vedere diferite asupra problemei vieții pe Pământ. Potrivit V.I. Viața lui Vernadsky a apărut simultan cu formarea Pământului. AI Oparin a crezut că perioada de dezvoltare a vieții a fost precedată de o perioadă lungă de evoluție chimică a Pământului, în care s-au format (în urmă cu 3-5 miliarde de ani) substanțe organice complexe și protoceluri. Apariția acestora din urmă a marcat începutul evoluției biochimice.
Sunt cunoscute trei metode de sinteză a substanțelor organice naturale. Substraturile cu conținut de carbon și azot pot apărea în adâncurile topite ale Pământului și pot fi transportate la suprafață în timpul activității vulcanice, mai departe în ocean.
AI Oparin credea că substanțele organice ar putea fi create în ocean de la compuși simpli. Energia acestor reacții de sinteză livrate probabil reacție solar intens (in principal ulrafioletovaya), cad la pământ în fața stratului de ozon a fost format, care a făcut parte dintr-o mare întârziere. Varietatea compușilor simpli din oceane, suprafața pământului, accesibilitatea
energia și timpii sugerează că în oceane s-au acumulat treptat materii organice și s-au format "supa primară" în care ar putea apărea viața.
În cele din urmă, compușii organici s-ar putea forma în univers din materii prime "cosmice" anorganice.
Pentru a construi orice compus organic complex ce constituie corpurile vii, nevoie de un mic set de unități de monomer (molecule mici): 29 monomeri (inclusiv 20 aminoacizi, baze azotate 5) descriu structura biochimica a oricărui organism viu. Se compune din aminoacizi (proteine care sunt toate construite), compuși cu azot (componente ale acizilor nucleici), glucoza - o sursă de energie, grăsime - material structural vine la construcția în membranele celulare și pentru a stoca energie.
După compușii carbonifere au format „bulion primar“, poate avea biopolimeri deja organizate - proteine și acizi nucleici, au proprietatea de autoreproducere similare. Concentrația substanțelor pentru a forma biopolimeri ar putea rezulta din depunerile compușilor organici în particule minerale, cum ar fi argila sau fier hidroxid formând il superficial incalzita de soare. În plus, substanțele organice ar putea forma un film pe suprafața oceanului, unde vântul și valurile au fost conduse spre țărm, unde s-au adunat în straturi groase. În chimie, procesul de combinare a moleculelor înrudite în soluții diluate este, de asemenea, cunoscut.
În perioada inițială de formare a Pământului, apa impregnând solul pământului, a mutat în mod continuu substanțele dizolvate în ele de la locurile formării lor până la locurile de acumulare. Ei au format probionte - sisteme de substanțe organice capabile să interacționeze cu mediul, adică să crească și să se dezvolte datorită absorbției din mediu a diferitelor substanțe bogate în energie.
Aici este deja posibilă "selecția" primitivă, ceea ce conduce la o complicație treptată și o ordonare, oferind un avantaj în supraviețuire. Mecanismul de selecție operat la primele etape ale nucleării substanțelor organice - din multe substanțe formate, au rămas rezistente la complicații ulterioare.
Apoi se formează microsfere - corpuri sferice care apar atunci când substanțele asemănătoare proteinelor produse abiogen sunt dizolvate și condensate.
Pentru a susține posibilitatea sintezei abiogene, s-au efectuat următoarele experimente. Influențând un amestec de gaze cu încărcături electrice care simulează fulgere și radiații ultraviolete, oamenii de știință au primit substanțe organice complexe care alcătuiesc proteinele vii. Compușii organici, care joacă un rol important în metabolism, au fost obținuți prin iradierea soluțiilor apoase de dioxid de carbon. Stăpânul american S. Miller, în 1953, a sintetizat un număr de aminoacizi prin trecerea unei încărcături electrice printr-un amestec de gaze, care ar putea constitui atmosfera pământului. Au fost sintetizați acizi nucleici simpli. Aceste experimente au demonstrat că formarea abiogenă a compușilor organici din univers ar putea apărea ca urmare a acțiunii energiei termice, a radiațiilor ionizante și ultraviolete și a descărcărilor electrice. Sursa primară a acestor forme de energie sunt procesele termonucleare care apar în intestinul Pământului.
După cum arată sinergetica, energia nu are nici o semnificație mai mică pentru originea vieții decât pentru materie. Este rezonabil să presupunem, spune Prigogine, că unele dintre primele etape ale evoluției vieții au fost asociate cu apariția unor mecanisme care le poate absorbi și transforma energia chimică, ca și în cazul în care împingerea sistemului într-un condiții extrem de non-echilibru. Structurile de neechilibru sunt o tranziție la o persoană care trăiește, dar nu există nici o reproducere. Astfel, în formarea compușilor organici, un rol important a fost jucat nu numai prin chestiunea spațiului cosmic, ci și prin energia stelelor.
Începutul vieții pe Pământ.
Începutul vieții pe Pământ este apariția acizilor nucleici capabili să reproducă proteinele. Trecerea de la substanțe organice complexe la organisme vii simple este încă neclară. Teoria evoluției biochimice oferă doar o schemă generală. În conformitate cu aceasta limita dintre coacervates - cheaguri de materie organica - ar putea fi construit molecule de hidrocarburi complexe, având ca rezultat formarea coacervates membrana celulelor primitive care asigură stabilitate. Ca rezultat al includerii în coacervate a unei molecule capabile de auto-reproducere, ar putea apărea o celulă primitivă capabilă de creștere.
Cea mai dificilă pentru această ipoteză este explicarea capacității sistemelor vii de a se reproduce, adică trecerea de la sisteme neînsuflețite complexe la organisme simple vii. Fără îndoială, noile cunoștințe vor fi incluse în modelul originii vieții și vor deveni din ce în ce mai solide. Dar să reamintim că cu cât calitatea este mai diferită de cea veche, cu atât este mai dificil să explicăm apariția acesteia. Prin urmare, aici vorbesc despre modele și ipoteze, și nu despre teorii.
Oricum, următorul pas în organizarea celor vii era să fie formarea membranelor, care separau amestecul de substanțe organice de mediul înconjurător. Cu apariția lor, obținem o celulă - "unitatea de viață", principala diferență structurală între cei vii și cei lipsiți de viață. Toate procesele de bază care determină comportamentul unui organism viu au loc în celule. Mii de reacții chimice apar simultan pentru ca celula să poată obține substanțele nutritive necesare, să sintetizeze biomolecule speciale și să îndepărteze deșeurile. Enzimele au o importanță deosebită pentru procesele biologice din celulă. Ele sunt adesea foarte specializate și pot afecta numai o singură reacție. Principiul acțiunii lor este că moleculele altor substanțe tind să se alăture locurilor active ale moleculei enzimatice. Aceasta crește și probabilitatea coliziunii lor. în consecință, rata de reacție chimică.
Sinteza proteinelor se efectuează în citoplasma celulei. Aproape în fiecare dintre celulele umane sunt sintetizate peste 10.000 de proteine diferite. Dimensiunea celulelor - de la un micrometru la mai mult de un metru (pentru celulele nervoase care au procese). Celulele pot fi diferențiate (nerv,
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: