Сучасні уявлення про виникнення життя. Виникнення життя на землі (коротко)
Якщо проаналізувати всі дані, які вдалося отримати вченим в ході різних досліджень, стає очевидним, що життя на Землі - разюче неймовірний факт. Шанси на її появу в нашому Всесвіті мізерно малі. Всі етапи виникнення життя містили в собі можливість альтернативного розвитку подій, в результаті яких світ так і залишився б холодної космічної безоднею без натяку не те що на людський розум, а навіть на найдрібнішого мікроба. Креаціоністи пояснюють настільки неймовірна подія божественним втручанням. Однак існування Бога неможливо довести або спростувати, а сучасні уявлення про виникнення життя, як і вся наука в цілому, базуються на експериментальних даних і теоретичних розробках, які можна поставити під сумнів або підтвердити.
віталізм
Людські пізнання переживають еволюцію, чимось схожу в основних моментах з описаним Дарвіном процесом. теорії проходять природний відбір і виживають найсильніші, які зуміли витримати натиск контраргументів або пристосуватися, видозмінитися під стати їм. Гіпотези походження життя також пройшли тривалий шлях становлення, завершення якого ще навіть не позначилося, оскільки щодня відкриваються нові факти, які змушують коригувати вже усталені погляди.
Великою подією на цій дорозі став віталізм - теорія постійного самозародження життя. Відповідно до її положень, миші з`являлися в старому ганчір`я, черви - в гниючих залишках їжі. Віталізм переважав над наукою аж до дослідів Луї Пастера в 1860 році, коли він довів неможливість самозародження живих організмів. Результати викликали парадоксальні події: вони зміцнили віру в божественне начало і змусили вчених шукати докази того, що вони недавно спростували. Наука прагнула пояснити, що самостійне зародження життя мало місце, але дуже давно і відбувалося поетапно, зайнявши мільйони років.
синтез вуглеців
Ситуація здавалася безнадійною до того моменту, поки в 1864 році А.М. Бутлеров не зробив важливе відкриття.
Він зумів отримати органічна речовина (Вуглець) з неорганічного (в його експерименті це був формальдегід). Отримані дані зруйнували значну стіну, розмежовує досі живі організми і світ мертвої матерії. Через деякий час вчені змогли отримати і інші варіанти органіки з неорганічних речовин. З цього моменту стали формуватися сучасні уявлення про виникнення життя. Вони увібрали в себе дані не тільки біології, але і космології і фізики.
Відео: ТОП 5 ТЕОРІЙ ЗАРОДЖЕННЯ ЖИТТЯ НА ЗЕМЛІ
Наслідки Великого вибуху
Теорії виникнення життя охоплюють величезний період: перші передумови для майбутнього формування організмів вчені знаходять ще на ранніх етапах зародження Всесвіту. Сучасна фізика веде відлік існування світу від Великого вибуху, коли практично з нічого з`явилося все. У швидко розширюється і остигає Всесвіту утворилися спочатку атоми і молекули, потім вони стали об`єднуватися, утворюючи зірки першого покоління. Вони стали місцем формування більшості елементів, відомих сьогодні науці. Нові атоми заповнювали космос після вибухів зірок і ставали основою для наступного покоління об`єктів, в тому числі і за наше Сонце. Сучасні дані дозволяють припустити, що перші органічні сполуки могли з`явитися в протопланетних хмарах, що оточували нові зірки. З них незабаром сформувалися і планети. Виходить, що перші етапи виникнення життя на Землі проходили ще до її утворення.
Автокаталітичні цикли
Процеси, що відбувалися на Блакитний планеті в її «дитячі роки», підтримувалися речовинами, що входять до складу її надр і надходять з космосу в якості метеоритів. Гіпотези виникнення життя однієї з важливих основ для зародження органіки на Землі називають каталізатори хімічних реакцій, що потрапили сюди з осколками цих «прибульців». Вони привели до того, що переважну роль у формуванні нових речовин на планеті стали грати найшвидші процеси.
Наступний етап - автокаталитические цикли. У таких процесах утворюються речовини, що сприяють збільшенню швидкості реакції, а також відновлюють субстрат - елементи, що вступають у взаємодію. Цикл, таким чином, замкнулося: процеси самі себе прискорювали і самі собі «готували їжу», тобто речовини, які знову вступали в реакцію, знову каталізуючи самі себе і знову утворюючи субстрат, і так далі.
сумніви
Сучасні уявлення про виникнення життя довгий час утримували суперечливі думки. Камінь спотикання - проблема курки і яйця. Що виникло спочатку: білки, які здійснюють всі процеси в клітині, або ДНК, яка визначає будову цих білків, що зберігає всю спадкову інформацію. Перші необхідні для організму, так як сприяють самопідтримки системи, без якого життя неможливе. ДНК містить запис будови клітини, також визначальну життєздатність. Думки вчених розділилися і відповіді на питання не було до того моменту, коли стало відомо, що в якості сховища спадкової інформації у вірусів виступає не ДНК, а РНК, третій клас органічних сполук, з яким зазвичай відводилася в теорії виникнення життя лише другорядна роль.
РНК-світ
Поступово стали накопичуватися факти і в 80-х роках минулого століття з`явилися дані, що перевернули уявлення про початкових етапах формування живої матерії. Були виявлені рибозими, молекули РНК, що володіють здібностями білків, зокрема, каталізувати реакції. Перші форми життя, таким чином, могли виникнути і без участі білків і ДНК. У них функцію зберігання інформації, а також всю внутрішню роботу здійснювала РНК. Життя на Землі тепер відбувалася від протоорганізмов, що представляють собою автокаталитические цикли, що складаються з самовідтворюються рибозимов. Теорія отримала назву «РНК-світ».
коацервати
Сьогодні важко уявити собі життя того періоду, оскільки вона не мала одну важливу особливість - оболонки або кордону. По суті, це був розчин, що містить автокаталитические цикли з РНК. Проблема відсутності кордонів, необхідних для правильного протікання процесів, вирішувалася підручними способами. Протоорганізми знаходили притулок поблизу мінералів цеолітів, які мали сітчастою структурою кристалічної решітки. Їх поверхня була здатна каталізувати утворення ланцюжків РНК і надавати їм певну конфігурацію.
Відео: Походження життя. Урок біології №74.
Далі - більше: на сцені з`являються Коацервати або водно-ліпідні краплі. гіпотези походження життя як недавнього часу, так і сучасності багато в чому спираються на теорію А.І. Опаріна, який вивчав властивості подібних утворень. Коацервати - це краплі розчину, укладені в оболонку з жирів (ліпідів). Їх мембрани характеризуються виборчої проникністю і здатністю здійснювати обмін речовин. Частина з них, мабуть, об`єдналася з ланцюжками самовідтворюються РНК, в тому числі і з тими, які каталізували синтез самих ліпідів. Так виникли нові форми життя, які подолали шлях від доорганізменного рівня до власне организменного. Можливість таких утворень була підтверджена зовсім недавно: вчені експериментально підтвердили здатність РНК в з`єднанні з іонами кальцію прикріплятися до ліпідним мембран і регулювати їх проникність.
умілі помічники
Зародження життя на наступному етапі проходило процес удосконалення функцій утворилися організмів. РНК придбала здатність каталізувати синтез амінокислотних полімерів, спочатку досить простих. Вінцем настройки нового механізму стала можливість синтезувати білки. З`явилися освіти в кілька разів ефективніше справлялися з біологічними процесами, ніж рибозими.
Відео: Принцип виникнення життя на Землі
Спочатку синтез пептидів ні впорядкованим. Процес відбувався «абияк», залишаючи нагоди керівництво послідовністю амінокислот в нових ланцюжках. Згодом закріпилося точне копіювання, оскільки саме воно сприяло більшій стабільності всієї системи. так з`явився генетичний код, дозволяє синтезувати певні білки з необхідними функціями.
Удосконалення
Відточування здатності синтезувати потрібні білки проходило поступово. Першим етапом була поява спеціального виду РНК, які могли з`єднувати амінокислоти. Наступна фаза супроводжувалася побудовою процесу утворення молекул пептиду за допомогою збудованих в певному порядку підстав. Послідовність при цьому задавалася РНК-шаблоном. Співвіднесенням «інструкції» інформативною РНК і елементів майбутніх білків зайнявся новий тип РНК, названий транспортним. Як і інформаційна, вона і до цього дня - важливі частини синтезу пептидів.
ДНК
Ускладнення організмів далі йшло по шляху вдосконалення способів зберігання інформації. Припускають, що спочатку ДНК була однією з фаз життєвого циклу колоній РНК. Вона володіла більш стійкою структурою. Її ступінь захисту інформації була на порядок вище, тому через якийсь, досить тривалий, час ДНК стала головним сховищем генетичного коду.
Одне з властивостей нового освіти, свого часу не дозволив поставити ДНК на чільне теорії виникнення життя, - це нездатність до активних дій. Воно стало своєрідною платою за вдосконалені функції сховища інформації. Вся «робота» залишилася білків і РНК.
симбіоз
Сучасні уявлення про виникнення життя не виводять як предка замкнутий і відгороджений від решти організм. Вчені більше схиляються на користь припущення, що на перших етапах існували спільноти мікроскопічних подоб клітин, які виконували різні функції. Подібний симбіоз неважко зустріти в природі і сьогодні. Найпростіший приклад - ціано-бактеріальні мати, що є одночасно співтовариством мікроорганізмів і єдиним цілим живою істотою.
Виникнення життя на Землі біологія на сучасному етапі свого розвитку бачить процесом, що характеризується не постійною боротьбою і конкуренцією, а скоріше усезростаючим об`єднанням певних різнопланових структур, в результаті призвів до появи живої клітини, як ми її сьогодні представляємо.
узагальнення
Підводячи підсумки, можна коротко перерахувати всі етапи формування життя, що представляються в рамках сучасних теорій найбільш вірогідною версією появи і розвитку організмів на Землі:
Освіта первинних органічних сполук в протопланетних хмарах.
Відео: Виникнення і розвиток життя на Землі. Урок біології.
Поступовий вихід на перший план реакцій, що володіють здатністю до самоускорением, і автокаталитических циклів.
Поява автокаталитических циклів, що складаються з РНК.
Союз РНК і ліпідних оболонок.
Придбання РНК здатності синтезувати білок.
Поява ДНК і її затвердження як головного сховища інформації.
Освіта перших одноклітинних організмів на основі симбіозу.
Розуміння процесів, що призвели до появи життя, ще недосконало. У вчених залишається чимало запитань. Чи не відомо точно, як зародилася РНК, багато проміжні фази залишаються тільки теоретичними. Однак кожен день ставляться нові експерименти, перевіряються факти і гіпотези. Можна з упевненістю говорити, що наше століття подарує світу ще масу відкриттів, пов`язаних з доісторичної епохою.
