Problemet med liv og levende ting er genstand for undersøgelse i mange naturlige discipliner, startende med biologi og slutter med filosofi, matematik, som betragter abstrakte modeller af fænomenet levende ting, såvel som fysik, som definerer livet ud fra et synspunkt fysiske love.
Alle andre mere specifikke problemer og spørgsmål er koncentreret omkring dette hovedproblem, og der bygges også filosofiske generaliseringer og konklusioner.
I overensstemmelse med to ideologiske positioner - materialistisk og idealistisk - selv i oldtidens filosofi udviklede modsatte begreber om livets oprindelse: kreationisme og materialistisk oprindelsesteori organisk natur fra uorganisk.
Tilhængere kreationisme hævder, at liv opstod som et resultat af en guddommelig skabelse, hvilket bevis er tilstedeværelsen i levende organismer af en speciel kraft, der kontrollerer alle biologiske processer.
Tilhængere af livets oprindelse fra den livløse natur hævder, at den organiske natur opstod på grund af naturlovenes virkning. Senere blev dette koncept konkretiseret i ideen om den spontane generation af liv.
Begrebet spontan generation, trods fejlslutningen, spillede en positiv rolle; eksperimenter designet til at bekræfte det gav rigt empirisk materiale til den biologiske videnskab under udvikling. Den endelige afvisning af ideen om spontan generering fandt sted først i det 19. århundrede.
I det 19. århundrede blev også nomineret hypotese om livets evige eksistens og dens kosmiske oprindelse på Jorden. Det er blevet foreslået, at liv eksisterer i rummet og overføres fra en planet til en anden.
I begyndelsen af det 20. århundrede. ide kosmisk oprindelse biologiske systemer på jorden og evigheden af liv i rummet blev udviklet af den russiske videnskabsmand akademiker I OG. Vernadsky.
Hypotese om akademiker A.I. Oparina
En grundlæggende ny hypotese om livets oprindelse blev præsenteret af akademiker A.I. Oparin i bogen "Livets oprindelse"", udgivet i 1924. Han udtalte, at Redi princip, som introducerer et monopol på biotisk syntese af organiske stoffer, er kun gyldig for den moderne æra af eksistensen af vores planet. I begyndelsen af dens eksistens, da Jorden var livløs, fandt abiotiske synteser af kulstofforbindelser og deres efterfølgende præbiologiske udvikling sted på den.
Essensen af Oparins hypotese er som følger: Livets oprindelse på Jorden er en lang evolutionær proces med dannelse af levende stof i dybet af ikke-levende stof. Dette skete gennem kemisk evolution, som et resultat af hvilken de enkleste organiske stoffer blev dannet af uorganiske under påvirkning af stærke fysisk-kemiske processer.
Han så livets fremkomst som en enkelt naturlig proces, som bestod af den indledende kemiske udvikling, der fandt sted under betingelserne for den tidlige Jord, som gradvist flyttede til et kvalitativt nyt niveau - biokemisk evolution.
I betragtning af problemet med livets oprindelse gennem biokemisk evolution identificerer Oparin tre stadier af overgang fra livløst til levende stof.
Den første fase er kemisk udvikling. Da Jorden stadig var livløs (for ca. 4 milliarder år siden), abiotisk syntese af kulstofforbindelser og deres efterfølgende præbiologisk evolution.
Denne periode af Jordens udvikling var karakteriseret ved adskillige vulkanudbrud med frigivelse af enorme mængder varm lava. Efterhånden som planeten afkøledes, kondenserede vanddampen i atmosfæren og regnede ned på Jorden og dannede enorme vandflader (det primære hav). Disse processer fortsatte i mange millioner af år. Forskellige uorganiske salte blev opløst i vandet i det primære hav. Derudover kom forskellige organiske forbindelser, kontinuerligt dannet i atmosfæren under påvirkning af ultraviolet stråling, høj temperatur og aktiv vulkansk aktivitet, også ind i havet.
Koncentrationen af organiske forbindelser steg konstant, og til sidst blev havvandene " bouillon» fra proteinlignende stoffer - peptider.
Den anden fase er udseendet af proteinstoffer. Efterhånden som forholdene på Jorden blev blødere, under påvirkning af elektriske udladninger, termisk energi og ultraviolette stråler på de kemiske blandinger af det primære hav, blev det muligt at danne komplekse organiske forbindelser - biopolymerer og nukleotider, som gradvist kombinerede og blev mere komplekse, blev ind i protobioter(præcellulære forfædre til levende organismer). Resultatet af udviklingen af komplekse organiske stoffer var udseendet coacervater, eller co-acervere dråber.
Coacervater- komplekser af kolloide partikler, hvis opløsning er opdelt i to lag: et lag rigt på kolloide partikler og en væske næsten fri for dem. Coacervater havde evnen til at absorbere forskellige stoffer opløst i vandet i det primære hav. Som et resultat ændrede den indre struktur af coacervater sig i retning af at øge deres stabilitet under konstant skiftende forhold.
Teorien om biokemisk evolution betragter coacervater som præbiologiske systemer, som er grupper af molekyler omgivet af en vandskal.
For eksempel er coacervater i stand til at absorbere stoffer fra miljøet, interagere med hinanden, øges i størrelse osv. Men i modsætning til levende væsener er coacervate dråber ikke i stand til selvreproduktion og selvregulering, derfor kan de ikke klassificeres som biologiske systemer.
Den tredje fase er dannelsen af evnen til at reproducere sig selv, udseendet af en levende celle. I denne periode begyndte naturlig selektion at virke, dvs. I massen af koacervatdråber forekom valget af koacervater, der var mest modstandsdygtige over for de givne miljøforhold. Udvælgelsesprocessen varede i mange millioner af år. De bevarede koacervat-dråber havde allerede evnen til at gennemgå primær metabolisme - livets hovedegenskab.
På samme tid, efter at have nået en vis størrelse, gik moderdråben i opløsning til datterdråber, der bibeholdt moderstrukturens træk.
Således kan vi tale om erhvervelsen af coacervates af egenskaben ved selvproduktion - et af de vigtigste tegn på liv. Faktisk blev koacervater på dette stadium til de enkleste levende organismer.
Yderligere udvikling af disse præbiologiske strukturer var kun mulig med komplikationen af metaboliske processer i coacervatet.
Det indre miljø af coacervatet havde brug for beskyttelse mod miljøpåvirkninger. Derfor opstod der lag af lipider omkring coacervaterne, rige på organiske forbindelser, der adskilte coacervatet fra det omgivende vandige miljø. Under evolutionsprocessen blev lipider omdannet til den ydre membran, hvilket signifikant øgede organismernes levedygtighed og stabilitet.
Udseendet af membranen forudbestemte retningen for yderligere biologisk udvikling langs vejen for stadig mere perfekt autoregulering, som kulminerede i dannelsen af den primære celle - archecellen. En celle er en elementær biologisk enhed, det strukturelle og funktionelle grundlag for alle levende ting. Celler udfører uafhængig metabolisme, er i stand til deling og selvregulering, dvs. har alle levende tings egenskaber. Dannelsen af nye celler fra ikke-cellulært materiale er umulig celleproduktion sker kun gennem deling. Organisk udvikling betragtes som en universel celledannelsesproces.
Cellens struktur omfatter: en membran, der adskiller cellens indhold fra det ydre miljø; cytoplasma, som er en saltvandsopløsning med opløselige og suspenderede enzymer og RNA-molekyler; kernen indeholdende kromosomer bestående af DNA-molekyler og proteiner knyttet til dem.
Følgelig bør livets begyndelse betragtes som fremkomsten af et stabilt selvreproducerende organisk system (celle) med en konstant sekvens af nukleotider. Først efter fremkomsten af sådanne systemer kan vi tale om begyndelsen af biologisk evolution.
Muligheden for abiogen syntese af biopolymerer blev eksperimentelt bevist i midten af det 20. århundrede. I 1953, en amerikansk videnskabsmand S. Miller simulerede Jordens oprindelige atmosfære og syntetiserede eddike- og myresyrer, urinstof og aminosyrer ved at føre elektriske ladninger gennem en blanding af inerte gasser. Således blev det demonstreret, hvordan syntesen af komplekse organiske forbindelser er mulig under påvirkning af abiogene faktorer.
På trods af dets teoretiske og eksperimentelle gyldighed har Oparins koncept både styrker og svagheder.
Styrken ved konceptet er dets ret præcise eksperimentelle underbygning af kemisk evolution, ifølge hvilken livets oprindelse er et naturligt resultat af stoffets præbiologiske udvikling.
Et overbevisende argument for dette koncept er også muligheden for eksperimentel verifikation af dets vigtigste bestemmelser.
Den svage side af konceptet er umuligheden af at forklare selve springet fra komplekse organiske forbindelser til levende organismer.
En af versionerne af overgangen fra præbiologisk til biologisk evolution er foreslået af en tysk videnskabsmand M. Eigen. Ifølge hans hypotese forklares fremkomsten af liv af samspillet mellem nukleinsyrer og proteiner. Nukleinsyrer er bærere af genetisk information, og proteiner tjener som katalysatorer for kemiske reaktioner. Nukleinsyrer reproducerer sig selv og overfører information til proteiner. En lukket kæde opstår - en hypercyklus, hvor processerne af kemiske reaktioner er selvaccelererede på grund af tilstedeværelsen af katalysatorer og overbelastning.
I hypercyklusser fungerer reaktionsproduktet samtidigt som både en katalysator og en startreaktant. Sådanne reaktioner kaldes autokatalytiske.
En anden teori, inden for hvilken overgangen fra præbiologisk til biologisk evolution kan forklares, er synergetik. Mønstrene opdaget af synergetik gør det muligt at afklare mekanismen for fremkomsten af organisk stof fra uorganisk stof i form af selvorganisering gennem den spontane fremkomst af nye strukturer under interaktionen af et åbent system med miljøet.
Noter om teorien om livets oprindelse og fremkomsten af biosfæren
Moderne videnskab har accepteret hypotesen om den abiogene (ikke-biologiske) oprindelse af liv under påvirkning af naturlige årsager som et resultat af en lang proces med kosmisk, geologisk og kemisk evolution - abiogenese, hvis grundlag var hypotesen fra akademiker A.I. Oparin. Abiogenese-konceptet udelukker ikke muligheden for eksistensen af liv i rummet og dets kosmiske oprindelse på Jorden.
Men baseret på moderne videnskabelige resultater, hypotesen om A.I. Oparin foreslår følgende præciseringer.
Liv kunne ikke være opstået på overfladen (eller i nærheden af det) af havvandet, da Månen i disse fjerne tider var meget tættere på Jorden, end den er nu. Flodbølgerne må have været af enorm højde og stor ødelæggende kraft. Protobionter kunne simpelthen ikke dannes under disse forhold.
På grund af fraværet af ozonlaget kunne protobionter ikke eksistere under påvirkning af hård ultraviolet stråling. Dette tyder på, at liv kun kunne dukke op i vandsøjlen.
På grund af særlige forhold kunne liv kun optræde i urhavets vand, men ikke på overfladen, men i bunden i tynde film af organisk stof adsorberet af overfladerne af pyrit- og apatitkrystaller, tilsyneladende nær geotermiske kilder. Siden det er blevet fastslået, at organiske forbindelser dannes i produkterne fra vulkanudbrud, og vulkansk aktivitet under havet i oldtiden var meget aktiv. Der var ingen opløst ilt i det gamle hav, der var i stand til at oxidere organiske forbindelser.
I dag antages det, at protobionterne var RNA-molekyler, men ikke DNA, da det er blevet bevist, at evolutionsprocessen gik fra RNA til protein og derefter til dannelsen af et DNA-molekyle, hvori C-H-bindingerne var stærkere end C-OH-bindinger i RNA. Det er imidlertid klart, at RNA-molekyler ikke kunne opstå som et resultat af jævn evolutionær udvikling. Sandsynligvis var der et hop med alle funktionerne i selvorganisering af stof, hvis mekanisme i øjeblikket ikke er klar.
Den primære biosfære i vandsøjlen var sandsynligvis rig på funktionel mangfoldighed. Og den første tilsynekomst af liv skulle ikke have fundet sted i form af en hvilken som helst type organisme, men i en samling af organismer. Mange primære biocenoser burde være dukket op med det samme. De bestod af de enkleste encellede organismer, der var i stand til at udføre alle funktionerne af levende stof i biosfæren uden undtagelse.
Disse simpleste organismer var heterotrofer (de fodrede med færdige organiske forbindelser), de var prokaryoter (organismer uden en kerne), og de var anaerobe (de brugte gærgæring som energikilde).
På grund af kulstoffets særlige egenskaber opstod liv netop på dette grundlag. Ingen aktuelle beviser modsiger muligheden for fremkomsten af andet liv end kulstofbaseret.
Nogle fremtidige retninger for studiet af livets oprindelse
I det 21. århundrede For at afklare problemet med livets oprindelse viser forskere øget interesse for to objekter - til Jupiters satellit,åbnet tilbage i 1610 G. Galileo. Det ligger i en afstand fra Jorden på 671.000 km. Dens diameter er 3100 km. Den er dækket af mange kilometer is. Men under isdækket er der et hav, og i det kan de simpleste former for gammelt liv være bevaret.
Et andet objekt - Østsøen, som kaldes et reliktreservoir. Den ligger i Antarktis under et fire kilometer langt islag. Vores forskere opdagede det som et resultat af dybhavsboringer. Et internationalt program er i øjeblikket ved at blive udviklet med det mål at trænge ind i vandet i denne sø uden at forstyrre dens relikt renhed. Det er muligt, at der findes flere millioner år gamle reliktorganismer der.
Der er også stor interesse for hule opdaget i Rumænien, uden adgang til lys. Da de borede indgangen til denne hule, opdagede de eksistensen af blinde levende organismer såsom insekter, der lever af mikroorganismer. Disse mikroorganismer bruger for deres eksistens uorganiske forbindelser indeholdende svovlbrinte, der kommer inde fra bunden af denne hule. Intet lys trænger ind i denne hule, men der er vand der.
Af særlig interesse er mikroorganismer, for nylig opdaget af amerikanske videnskabsmænd under forskning en af saltsøerne. Disse mikroorganismer er usædvanligt modstandsdygtige over for deres miljø. De kan leve selv i et rent arsenmiljø.
Organismer, der lever i såkaldte "sorte rygere", tiltrækker også stor opmærksomhed (fig. 2.1).
Ris. 2.1. "Sort rygere" af havbunden (stråle af varmt vand vist med pile)
"Sorte rygere" er adskillige hydrotermiske ventilationsåbninger, der opererer på havbunden, begrænset til de aksiale dele af midterhavets højdedrag. Heraf ud i havene under højtryk på 250 atm. højmineraliseret varmt vand (350 °C) leveres. Deres bidrag til Jordens varmestrøm er omkring 20%.
Hydrotermiske havåbninger transporterer opløste elementer fra oceanskorpen ind i havene, ændrer skorpen og yder meget betydelige bidrag til havenes kemi. Sammen med cyklussen for generering af oceanisk skorpe ved havrygge og dens genanvendelse i kappen, repræsenterer hydrotermisk ændring et to-trins system til overførsel af elementer mellem kappen og oceanerne. Den oceaniske skorpe, der genbruges i kappen, er tilsyneladende ansvarlig for nogle af kappens heterogeniteter.
Hydrotermiske ventilationsåbninger ved midterhavets højdedrag er hjemsted for usædvanlige biologiske samfund, der får energi fra nedbrydning af hydrotermiske væskeforbindelser (sort stråle).
Den oceaniske skorpe indeholder tilsyneladende de dybeste dele af biosfæren og når en dybde på 2500 m.
Hydrotermiske åbninger yder et væsentligt bidrag til jordens varmebalance. Under midterryggene kommer kappen tættest på overfladen. Havvand trænger gennem sprækker ind i havskorpen til en betydelig dybde, på grund af termisk ledningsevne opvarmes det af kappevarme og koncentreres i magmakamre.
En dybdegående undersøgelse af de "særlige" objekter, der er anført ovenfor, vil utvivlsomt føre videnskabsmænd til en mere objektiv forståelse af problemet med livets oprindelse på vores planet og dannelsen af dets biosfære.
Det skal dog påpeges, at liv til dato ikke er opnået eksperimentelt.
Der er en hypotese om mulig introduktion af bakterier, mikrober og andre små organismer gennem himmellegemer. Organismer udviklede sig, og som et resultat af langsigtede transformationer dukkede livet gradvist op på Jorden. Hypotesen overvejer organismer, der kan fungere selv i iltfrie omgivelser og i unormalt høje eller lave temperaturer.
Dette skyldes tilstedeværelsen af migrerende bakterier på asteroider og meteoritter, som er fragmenter fra kollisioner af planeter eller andre kroppe. På grund af tilstedeværelsen af en slidstærk ydre skal samt evnen til at bremse alle livsprocesser (som nogle gange bliver til en spore), er denne form for liv i stand til at bevæge sig i meget lang tid og over meget lange afstande.
Når de befinder sig i mere gæstfrie forhold, aktiverer "intergalaktiske rejsende" grundlæggende livsunderstøttende funktioner. Og uden at være klar over det, danner de med tiden liv på Jorden.
Det faktum, at der findes syntetiske og organiske stoffer i dag, er ubestrideligt. Desuden syntetiserede den tyske videnskabsmand Friedrich Wöhler tilbage i det nittende århundrede et organisk stof (urea) ud fra et uorganisk stof (ammoniumcyanat). Kulbrinter blev derefter syntetiseret. Således er liv på planeten Jorden meget sandsynligt opstået gennem syntese fra uorganisk materiale. Gennem abiogenese fremsættes teorier om livets oprindelse.
Da hovedrollen i strukturen af enhver organisk organisme spilles af aminosyrer. Det ville være logisk at antage deres involvering i afviklingen af livet på Jorden. Baseret på data opnået fra forsøget af Stanley Miller og Harold Urey (dannelsen af aminosyrer ved at føre en elektrisk ladning gennem gasser), kan vi tale om muligheden for dannelsen af aminosyrer. Aminosyrer er jo byggestenene, ved hjælp af hvilke komplekse systemer i kroppen og ethvert liv opbygges.
Kosmogonisk hypotese
Sandsynligvis den mest populære fortolkning af alle, som ethvert skolebarn kender. The Big Bang Theory har været og bliver et meget varmt emne for ophedede diskussioner. Big Bang opstod fra et enestående punkt for akkumulering af energi, som et resultat af frigivelsen, som universet udvidede sig betydeligt. Kosmiske legemer blev dannet. På trods af al dens konsistens forklarer Big Bang-teorien ikke selve dannelsen af universet. Som faktisk ingen eksisterende hypotese kan forklare.
Symbiose af organeller af nukleare organismer
Denne version af livets oprindelse på Jorden kaldes også endosymbiose. Systemets klare bestemmelser blev udarbejdet af den russiske botaniker og zoolog K. S. Merezhkovsky. Essensen af dette koncept er den gensidigt fordelagtige sameksistens af en organel med en celle. Hvilket igen tyder på endosymbiose som en symbiose til gavn for begge parter med dannelsen af eukaryote celler (celler hvori en kerne er til stede). Derefter blev deres udvikling og befolkningsforøgelse udført ved hjælp af overførsel af genetisk information mellem bakterier. Ifølge denne version skyldes al videreudvikling af liv og livsformer den tidligere forfader til moderne arter.
Spontan generation
Denne form for udtalelse i det nittende århundrede kunne ikke andet end at blive opfattet uden et gran af skepsis. Arternes pludselige optræden, nemlig dannelsen af liv fra ikke-levende ting, virkede fantastisk for datidens mennesker. Desuden blev heterogenese (en metode til reproduktion, som et resultat af hvilken individer er født, der er meget forskellige fra deres forældre) anerkendt som en rimelig forklaring på livet. Et simpelt eksempel ville være dannelsen af et komplekst levedygtigt system fra nedbrydende stoffer.
For eksempel rapporterer egyptiske hieroglyffer i det samme Egypten fremkomsten af forskelligartet liv fra vand, sand, forrådnende og rådnende planterester. Denne nyhed ville overhovedet ikke have overrasket de gamle græske filosoffer. Der blev troen på livets oprindelse fra ikke-levende ting opfattet som et faktum, der ikke krævede begrundelse. Den store græske filosof Aristoteles talte om den synlige sandhed: "Llus er dannet af rådden mad, krokodille er resultatet af processer i rådnende træstammer under vand." Det er mystisk, men på trods af al mulig forfølgelse fra kirken, levede overbevisningen, gemt i hemmelighedens skød, i et helt århundrede.
Debatten om livet på Jorden kan ikke fortsætte for evigt. Derfor udførte den franske mikrobiolog og kemiker Louis Pasteur i slutningen af det nittende århundrede sine analyser. Hans forskning var af strengt videnskabelig karakter. Forsøget blev udført i 1860-1862. Takket være fjernelsen af sporer fra en søvnig tilstand var Pasteur i stand til at løse spørgsmålet om den spontane generation af liv. (hvilket han blev tildelt en pris for af det franske videnskabsakademi)
Fremstilling af ting fra almindelig ler
Det lyder skørt, men i virkeligheden har dette emne livets ret. Det er ikke for ingenting, at den skotske forsker A.J. Cairns-Smith fremsatte proteinteorien om livet. Med udgangspunkt i lignende undersøgelser talte han om samspillet på molekylært niveau mellem organiske komponenter og simpelt ler... Under dets indflydelse dannede komponenterne stabile systemer, hvor der skete ændringer i strukturen af begge komponenter, og derefter dannelse af velhavende liv. Sådan forklarede Kerns-Smith sin holdning på en så unik og original måde. Lerkrystaller, med biologiske indeslutninger i det, gav anledning til liv sammen, hvorefter deres "samarbejde" sluttede.
Teorien om konstante katastrofer
Ifølge konceptet udviklet af Georges Cuvier er den verden, der kan ses lige nu, slet ikke primær. Hvad det er, er blot endnu et led i en successivt brydende kæde. Det betyder, at vi lever i en verden, der i sidste ende vil gennemgå en masseudryddelse af livet. Samtidig var ikke alt på Jorden udsat for global ødelæggelse (for eksempel skete der en oversvømmelse). Nogle arter overlevede i løbet af deres tilpasningsevne og befolkede derved Jorden. Strukturen af arter og liv forblev ifølge Georges Cuvier uændret.
Materien som en objektiv virkelighed
Undervisningens hovedtema er forskellige områder og områder, der bringer forståelsen af evolution tættere på de eksakte videnskabers synspunkt. (materialisme er et verdensbillede i filosofien, der afslører alle årsag-og-virkning omstændigheder, fænomener og faktorer i virkeligheden. Lovene gælder for mennesket, samfundet og Jorden). Teorien blev fremsat af velkendte tilhængere af materialismen, som mener, at livet på Jorden stammer fra transformationer på keminiveau. Desuden fandt de sted for næsten 4 milliarder år siden. Forklaringen på livet har en direkte forbindelse med DNA, (deoxyribonukleinsyre) RNA (ribonukleinsyre) såvel som nogle HMC'er (højmolekylære forbindelser, i dette tilfælde proteiner.)
Konceptet blev dannet gennem videnskabelig forskning, der afslører essensen af molekylær og genetisk biologi og genetik. Kilderne er velrenommerede, især i betragtning af deres ungdom. Efter alt begyndte forskning i hypotesen om RNA-verdenen at blive udført i slutningen af det tyvende århundrede. Carl Richard Woese ydede et kæmpe bidrag til teorien.
Charles Darwins lære
Når vi taler om arternes oprindelse, er det umuligt ikke at nævne en så virkelig genial person som Charles Darwin. Hans livsværk, naturlig udvælgelse, markerede begyndelsen på masse ateistiske bevægelser. På den anden side gav det en hidtil uset fremdrift til videnskaben, uudtømmelig jord til forskning og eksperimenter. Essensen af undervisningen var arternes overlevelse gennem historien, gennem tilpasning af organismer til lokale forhold, dannelse af nye egenskaber, der hjælper i konkurrenceforhold.
Evolution refererer til visse processer, der har til formål at ændre en organismes liv og selve organismen over tid. Med arvelige egenskaber mener de overførsel af adfærdsmæssige, genetiske eller andre typer information (overførsel fra mor til datter).
Evolutionens hovedkræfter er ifølge Darwin kampen for retten til at eksistere gennem udvælgelse og variation af arter. Under indflydelse af darwinistiske ideer, i begyndelsen af det tyvende århundrede, blev forskning aktivt udført i økologi såvel som genetik. Undervisningen i zoologi ændrede sig radikalt.
Guds skabelse
Mange mennesker fra hele kloden bekender sig stadig til at tro på Gud. Kreationisme er en fortolkning af dannelsen af liv på Jorden. Fortolkningen består af et system af udsagn baseret på Bibelen og betragter livet som en skabning skabt af en skabergud. Data er taget fra "Det Gamle Testamente", "Evangeliet" og andre hellige skrifter.
Fortolkninger af skabelsen af liv i forskellige religioner er noget ens. Ifølge Bibelen blev Jorden skabt på syv dage. Himlen, himmelske lys, vand og lignende tog fem dage at blive skabt. Den sjette skabte Gud Adam af ler. Da Gud så en kedet, ensom mand, besluttede Gud at skabe endnu et mirakel. Han tog Adams ribben og skabte Eva. Den syvende dag blev anerkendt som en fridag.
Adam og Eva levede uden problemer, indtil den ondsindede djævel i form af en slange besluttede at friste Eva. Midt i paradiset stod jo træet til kundskab om godt og ondt. Den første mor inviterede Adam til at dele måltidet og bryder derved det ord, der var givet til Gud (han forbød at røre ved de forbudte frugter).
De første mennesker bliver fordrevet ind i vores verden, og derved begynder historien om hele menneskeheden og livet på Jorden.
Gennem naturvidenskabens historie er der opstået forskellige hypoteser for livets oprindelse på Jorden. Nogle af dem kan klassificeres som idealistiske fra videnskabens synspunkt, de er ikke gyldige. Andre er ret materialistiske, men blandt dem er der også dem, som er fuldstændig afvist af moderne videnskab.
Sandsynligvis bør den allerførste hypotese om livets oprindelse, baseret på menneskelige følelser og en begrænset mængde viden, overvejes kreationisme. Ifølge ham opstod livet på Jorden spontant, som et resultat af en guddommelig skabelseshandling. Gud antages at være et overnaturligt væsen. I kreationismen, efter Guds eller guders vilje, ud af et eller andet kaos, er kosmos, planeterne, livet og mennesket født.
Kreationismen blev overholdt af C. Linnaeus. Han troede, at arter på Jorden eksisterer uændret, som Gud skabte dem.
Ifølge steady state hypotese liv opstod aldrig, det eksisterede for evigt, ligesom universet selv. Men det betyder ikke, at livet ikke ændrede sig. Tilhængere af denne hypotese antog både udviklingen af livet og dets genfødsel efter forskellige katastrofer (og livets genfødsel var ofte forbundet med handlingen fra den samme guddommelige skabelse). Denne antagelse gjorde det muligt at forklare resterne af nu ikke-eksisterende levende former, som allerede var opdaget på det tidspunkt.
Den næste hypotese om livets oprindelse på Jorden, tilbagevist af moderne videnskab, er hypotese om livets spontane eller spontane oprindelse. I århundreder har folk observeret, hvordan orme pludselig dukker op i kød, svampe vokser fra jorden efter regn, og nogle gange stiger antallet af frøer eller fisk i reservoirer kraftigt. Alt dette antydede ideen om, at levende ting kan opstå i ikke-levende ting (jord, vand), hvis der er noget levende energi, kraft eller substans i det. Lignende synspunkter blev holdt ikke kun af mange videnskabsmænd fra den antikke verden (inklusive Aristoteles), men også af videnskabsmænd fra det 16.-17. århundrede. Og selvom denne hypotese blev tilbagevist af eksperimenter fra andre videnskabsmænd, steg dens tilhængere igen med opdagelsen af mikroorganismer.
F. Redi beviste i det 17. århundrede, at fluelarver kun optræder i åbne kar. Det betyder, at de blev bragt dertil af fluerne selv og ikke spontant genererede. I det 19. århundrede beviste L. Pasteur endelig umuligheden af livets spontane oprindelse. Han kogte ikke næringsbouillonen og lukkede ikke engang kolben, men brugte en hals med en bøjning, som forhindrede mikroorganismer i at trænge ind i substratet, men kunne ikke forhindre indtrængen af en vis vital kraft, som syntes at blive overført gennem luft. En sådan bouillon blev ikke sur (det vil sige mikroorganismer voksede ikke der), hvilket betyder, at livets "korn" af en eller anden grund ikke kom dertil. Mest sandsynligt fordi de ikke fandtes i naturen.
Efter Pasteurs erfaring med biologi begyndte princippet om, at alle levende ting kun kommer fra levende ting, at vinde popularitet, hvilket kan kaldes en hypotese biogenese. Men det løste ikke spørgsmålet om livets oprindelige oprindelse på Jorden. Da videnskaben på det tidspunkt allerede var tilstrækkeligt udviklet til at tilbagevise kreationisme og den stationære tilstand, var den eneste logiske antagelse antagelsen om indførelse af liv fra rummet.
Panspermi er en hypotese om livets oprindelse på Jorden ved dets introduktion fra rummet. Lignende synspunkter blev holdt af videnskabsmænd: Richter (som først fremsatte denne hypotese i det 19. århundrede), Helmholtz, Arrhenius, Vernadsky, Crick osv. Grundlæggende forstås panspermi som introduktionen af primitive organismer, der angiveligt er i stand til at overleve lave temperaturer og udsættelse for forskellige strålinger, fra rummet på meteoritter, med kosmisk støv, og ikke et besøg på Jorden af aliens. Panspermia, ligesom biogenese, besvarer ikke spørgsmålet "hvordan opstod livet" det overfører kun dette problem fra Jorden til rummet.
I øjeblikket er den mest populære i den videnskabelige verden abiogenese hypotese, som refererer til livets oprindelse på Jorden gennem først kemisk og derefter præbiologisk evolution under særlige forhold. Disse forhold eksisterede på Jorden i fortiden, da planeten først dukkede op (for ca. 4,5 milliarder år siden) og eksisterede i cirka dens første 1 milliard år. Senere ændrede forholdene på Jorden, herunder på grund af fremkomsten af levende organismer, sig, så mange kemiske reaktioner og fysisk-kemiske processer blev umulige. Derfor kan levende ting i dag kun opstå fra levende ting.
Abiogenese-hypotesen har et vist evidensgrundlag, herunder det baseret på laboratorieforsøg. Derfor kaldes det ofte en teori. Abiogenese blev først beskrevet af A. Oparin i 1923-1924.
I øjeblikket er der flere begreber vedrørende livets oprindelse på jorden. Lad os kun dvæle ved nogle af de vigtigste teorier, der er med til at danne et ret komplet billede af denne komplekse proces.
Kreationisme (latinsk sgea - skabelse).
Ifølge dette koncept er liv og alle arter af levende væsener, der bebor Jorden, resultatet af en kreativ handling af et højeste væsen på et bestemt tidspunkt.
Kreationismens hovedprincipper er beskrevet i Bibelen, i Første Mosebog. Processen med guddommelig skabelse af verden er tænkt som at have fundet sted én gang og derfor utilgængelig for observation.
Dette er nok til at tage hele konceptet om guddommelig skabelse ud over omfanget af videnskabelig forskning. Videnskaben beskæftiger sig kun med de fænomener, der kan observeres, og derfor vil den aldrig kunne hverken bevise eller modbevise konceptet.
Spontan(spontan) generation.
Ideerne om oprindelsen af levende væsener fra livløst stof var udbredt i det gamle Kina, Babylon og Egypten. Den største filosof i det antikke Grækenland, Aristoteles, udtrykte ideen om, at visse "partikler" af et stof indeholder et bestemt "aktivt princip", som under passende forhold kan skabe en levende organisme.
Van Helmont (1579-1644), en hollandsk læge og naturfilosof, beskrev et eksperiment, hvor han angiveligt skabte mus på tre uger. Alt du havde brug for var en beskidt skjorte, et mørkt skab og en håndfuld hvede. Van Helmont anså menneskelig sved for at være det aktive princip i musegenereringsprocessen.
I det 17.-18. århundrede, takket være fremskridt i studiet af lavere organismer, befrugtning og udvikling af dyr, samt observationer og eksperimenter fra den italienske naturforsker F. Redi (1626-1697), den hollandske mikroskopist A. Leeuwenhoek ( 1632-1723), og den italienske videnskabsmand L. Spallanzani (1729-1799), den russiske mikroskopist M. M. Terekhovsky (1740-1796) og andre, blev troen på spontan generering grundigt undermineret.
Men indtil fremkomsten af værkerne af grundlæggeren af mikrobiologi, Louis Pasteur, i midten af det 10. århundrede, fortsatte denne lære med at finde tilhængere.
Udviklingen af ideen om spontan generering går i det væsentlige tilbage til den æra, hvor religiøse ideer dominerede den offentlige bevidsthed.
De filosoffer og naturforskere, der ikke ønskede at acceptere kirkens lære om "livets skabelse", på det daværende vidensniveau, kom let til ideen om dens spontane generation.
I det omfang, i modsætning til troen på skabelsen, blev ideen om organismers naturlige oprindelse fremhævet, havde ideen om spontan generering på et vist stadium en progressiv betydning. Derfor var kirken og teologerne ofte imod denne idé.
Panspermi hypotese.
Ifølge denne hypotese, foreslået i 1865. af den tyske videnskabsmand G. Richter og endelig formuleret af den svenske videnskabsmand Arrhenius i 1895, kunne liv være bragt til Jorden fra rummet.
Levende organismer af udenjordisk oprindelse er mest tilbøjelige til at komme ind med meteoritter og kosmisk støv. Denne antagelse er baseret på data om nogle organismers og deres sporers høje modstand mod stråling, højt vakuum, lave temperaturer og andre påvirkninger.
Der er dog stadig ingen pålidelige fakta, der bekræfter den udenjordiske oprindelse af mikroorganismer fundet i meteoritter.
Men selv hvis de kom til Jorden og gav anledning til liv på vores planet, ville spørgsmålet om livets oprindelige oprindelse forblive ubesvaret.
Hypotese biokemisk evolution.
I 1924 formulerede biokemikeren A.I, og senere den engelske videnskabsmand J. Haldane (1929), en hypotese, der betragtede livet som et resultat af en lang udvikling af kulstofforbindelser.
Den moderne teori om livets oprindelse på Jorden, kaldet teorien om biopoiesis, blev formuleret i 1947 af den engelske videnskabsmand J. Bernal.
I øjeblikket er livsdannelsesprocessen konventionelt opdelt i fire faser:
- 1. Syntese af lavmolekylære organiske forbindelser (biologiske monomerer) fra gasser fra den primære atmosfære.
- 2. Dannelse af biologiske polymerer.
- 3. Dannelse af faseseparerede systemer af organiske stoffer, adskilt fra det ydre miljø af membraner (protobionter).
- 4. Fremkomsten af de simpleste celler med egenskaber fra levende ting, herunder et reproduktionsapparat, der sikrer overførsel af forældrecellers egenskaber til datterceller.
De første tre stadier hører til den kemiske udviklingsperiode, og fra den fjerde begynder den biologiske udvikling.
Lad os overveje mere detaljeret de processer, som resulterer i, at liv kan opstå på Jorden. Ifølge moderne ideer blev Jorden dannet for omkring 4,6 milliarder år siden. Temperaturen på dens overflade var meget høj (4000-8000 ° C), og da planeten afkølede og tyngdekraften virkede, blev jordskorpen dannet af forbindelser af forskellige elementer.
Afgasningsprocesser førte til skabelsen af en atmosfære beriget, muligvis med nitrogen, ammoniak, vanddamp, kuldioxid og kulilte. En sådan atmosfære var tilsyneladende aftagende, som det fremgår af tilstedeværelsen i de ældste klipper på Jorden af metaller i reduceret form, såsom for eksempel divalent jern.
Det er vigtigt at bemærke, at der i atmosfæren var atomer af brint, kulstof, oxygen og nitrogen, der udgjorde 99% af atomerne inkluderet i det bløde væv i enhver levende organisme.
Men for at atomer kunne blive til komplekse molekyler, var simple kollisioner ikke nok. Der var brug for yderligere energi, som var tilgængelig på Jorden som følge af vulkansk aktivitet, elektriske lynudladninger, radioaktivitet og ultraviolet stråling fra Solen.
Fraværet af fri ilt var sandsynligvis ikke en tilstrækkelig betingelse for livets fremkomst. Hvis fri oxygen var til stede på Jorden i den præbiotiske periode, ville det på den ene side oxidere syntetiserede organiske stoffer, og på den anden side ville det danne ozonlaget i den øvre atmosfære og absorbere højenergi ultraviolet stråling fra Sol.
I den betragtede periode for livets oprindelse, som varede omkring 1000 millioner år, var ultraviolet stråling sandsynligvis den vigtigste energikilde til syntese af organiske stoffer.
Oparin A.I.
Fra brint, nitrogen og kulstofforbindelser, i nærvær af fri energi på Jorden, skulle simple molekyler (ammoniak, metan og lignende simple forbindelser) først være opstået.
Efterfølgende kunne disse simple molekyler i det primære hav reagere med hinanden og med andre stoffer og danne nye forbindelser.
I 1953 simulerede den amerikanske forsker Stanley Miller i en række eksperimenter de forhold, der eksisterede på Jorden for cirka 4 milliarder år siden.
Ved at lede elektriske udladninger gennem en blanding af ammoniak, metan, brint og vanddamp opnåede han en række aminosyrer, aldehyder, mælkesyre, eddikesyre og andre organiske syrer. Den amerikanske biokemiker Cyril Ponnaperuma opnåede dannelsen af nukleotider og ATP. Under disse og lignende reaktioner kunne vandet i det primære hav være mættet med forskellige stoffer, der danner den såkaldte "primære bouillon".
Det andet trin bestod af yderligere omdannelser af organiske stoffer og dannelsen abiogenisk af mere komplekse organiske forbindelser, herunder biologiske polymerer.
Den amerikanske kemiker S. Fox fremstillede blandinger af aminosyrer, udsatte dem for varme og opnåede proteinlignende stoffer. På primitiv jord kunne proteinsyntese finde sted på jordskorpens overflade. I små fordybninger i den størknende lava dukkede reservoirer op med små molekyler opløst i vand, herunder aminosyrer.
Når vandet fordampede eller sprøjtede på de varme klipper, reagerede aminosyrerne og dannede protenoider. Så skyllede regnen protenoiderne ud i vandet. Hvis nogle af disse protenoider havde katalytisk aktivitet, så kunne syntesen af polymerer, det vil sige proteinlignende molekyler, begynde.
Det tredje trin var karakteriseret ved frigivelsen i den primære "næringsbouillon" af specielle coacervat-dråber, som er grupper af polymerforbindelser. Det er vist i en række eksperimenter, at dannelsen af koacervat-suspensioner eller mikrosfærer er typisk for mange biologiske polymerer i opløsning.
Coacervat-dråber har nogle egenskaber, der er karakteristiske for levende protoplasma, såsom at for eksempel selektivt adsorbere stoffer fra den omgivende opløsning og på grund af dette "vokse" og øge deres størrelse.
På grund af det faktum, at koncentrationen af stoffer i koacervat-dråber var titusinder større end i den omgivende opløsning, steg muligheden for interaktion mellem individuelle molekyler betydeligt.
Det er kendt, at mange stoffers molekyler, især polypeptider og fedtstoffer, består af dele, der har forskellige forhold til vand. De hydrofile dele af molekylerne placeret ved grænsen mellem coacervaterne og opløsningen vender sig mod opløsningen, hvor vandindholdet er højere.
De hydrofobe dele er orienteret inde i koacervaterne, hvor vandkoncentrationen er lavere. Som et resultat får overfladen af coacervaterne en vis struktur og i forbindelse hermed egenskaben til at tillade visse stoffer at passere igennem i en bestemt retning og ikke andre.
På grund af denne egenskab stiger koncentrationen af nogle stoffer inde i koacervaterne endnu mere, mens koncentrationen af andre falder, og reaktionerne mellem koacervaternes komponenter får en bestemt retning. Coacervat-dråber bliver systemer isoleret fra miljøet. Protoceller eller protobionter opstår.
Et vigtigt trin i den kemiske udvikling var dannelsen af en membranstruktur. Parallelt med fremkomsten af membranen skete der en bestilling og forbedring af stofskiftet. I den yderligere komplikation af metabolisme i sådanne systemer skulle katalysatorer spille en væsentlig rolle.
Et af de vigtigste kendetegn ved levende ting er evnen til at replikere, det vil sige at skabe kopier, der ikke kan skelnes fra modermolekylerne. Denne egenskab besidder nukleinsyrer, som i modsætning til proteiner er i stand til at replikere.
Et protenoid, der er i stand til at katalysere polymerisationen af nukleotider med dannelsen af korte RNA-kæder, kunne dannes i coacervater. Disse kæder kunne tjene som både et primitivt gen og messenger-RNA. Hverken DNA eller ribosomer eller transfer-RNA'er eller proteinsynteseenzymer har endnu deltaget i denne proces. De dukkede alle op senere.
Allerede på dannelsesstadiet af protobionter fandt naturlig selektion sandsynligvis sted, dvs. bevarelsen af nogle former og elimineringen (døden) af andre. Således blev progressive ændringer i strukturen af protobionter fikseret på grund af selektion.
Fremkomsten af strukturer, der er i stand til selvreproduktion, replikation og variabilitet, bestemmer tilsyneladende det fjerde trin i dannelsen af liv.
Så i det sene arkæiske hav (ca. 3,5 milliarder år siden), på bunden af små reservoirer eller lavvandede, varme og næringsrige have, opstod de første primitive levende organismer, som var heterotrofe i deres ernæringstype, dvs. på færdige organiske stoffer, syntetiseret under kemisk udvikling.
Deres metabolismemetode var sandsynligvis fermentering, en proces med enzymatisk omdannelse af organiske stoffer, hvor andre organiske stoffer tjener som elektronacceptorer.
En del af den energi, der frigives i disse processer, lagres i form af ATP. Det er muligt, at nogle organismer også brugte energien fra redoxreaktioner til livsprocesser, dvs. de var kemosyntetiske stoffer.
Over tid faldt reserverne af frit organisk stof i miljøet, og organismer, der var i stand til at syntetisere organiske forbindelser fra uorganiske, fik en fordel.
På denne måde opstod, sandsynligvis for omkring 2 milliarder år siden, de første fototrofiske organismer såsom cyanobakterier, der var i stand til at bruge lysenergi til at syntetisere organiske forbindelser fra CO2 og H2O og frigive fri oxygen.
Overgangen til autotrofisk ernæring var af stor betydning for udviklingen af livet på Jorden, ikke kun ud fra synspunktet om at skabe reserver af organisk stof, men også for at mætte atmosfæren med ilt. Samtidig begyndte atmosfæren at få en oxiderende karakter.
Ozonskærmens udseende beskyttede primære organismer mod de skadelige virkninger af ultraviolette stråler og satte en stopper for den abiogene (ikke-biologiske) syntese af organiske stoffer.
Disse er moderne videnskabelige ideer om hovedstadierne i livets oprindelse og dannelse på Jorden.
Et visuelt diagram over udviklingen af liv på Jorden (klikbart)
Tilføjelse:
Den vidunderlige verden af "sorte rygere"
I videnskaben har man længe troet, at levende organismer kun kan eksistere fra Solens energi. Jules Verne beskrev i sin roman Journey to the Center of the Earth en underjordisk verden med dinosaurer og gamle planter. Dette er dog fiktion. Men hvem ville have troet, at der ville være en verden isoleret fra Solens energi med helt forskellige levende organismer. Og han blev fundet på bunden af Stillehavet.
Tilbage i halvtredserne af det tyvende århundrede troede man, at liv ikke kunne eksistere i havets dybder. Opfindelsen af badebyen af Auguste Piccard fjernede denne tvivl.
Hans søn, Jacques Picard, gik sammen med Don Walsh ned i badebyen Trieste ned i Marianergraven til en dybde på over ti tusinde meter. Helt nederst så dykkerdeltagerne levende fisk.
Efter dette begyndte oceanografiske ekspeditioner fra mange lande at finkæmme havets afgrund med dybhavsnet og opdage nye arter af dyr, familier, ordener og endda klasser!
Bathyscaphe-dykning er blevet forbedret. Jacques-Yves Cousteau og forskere fra mange lande foretog dyre dyk til bunden af havene.
I 70'erne blev der gjort en opdagelse, der ændrede mange videnskabsmænds ideer. Nær Galapagos-øerne blev der opdaget fejl i en dybde på to til fire tusinde meter.
Og i bunden blev der opdaget små vulkaner - hydrotermer. Havvand, der faldt i sprækker i jordskorpen, fordampede sammen med forskellige mineraler gennem små vulkaner op til 40 meter høje.
Disse vulkaner blev kaldt "sorte rygere", fordi vandet, der kom ud af dem, var sort.
Det mest utrolige er dog, at i sådant vand, fyldt med svovlbrinte, tungmetaller og forskellige giftige stoffer, blomstrer et pulserende liv.
Temperaturen på vandet, der kommer ud af de sorte rygere, når 300° C. Solens stråler trænger ikke ned til en dybde på fire tusinde meter, og derfor kan der ikke være rigt liv her.
Selv i lavere dybder findes bundorganismer meget sjældent, endsige i dybe afgrunde. Der lever dyr af organisk affald, der falder ned fra oven. Og jo større dybden er, jo mindre dårlig er bundlivet.
Kemoautotrofe bakterier blev fundet på overfladen af sorte rygere, som nedbryder svovlforbindelser, der er udbrudt fra planetens dybder. Bakterier dækker bundoverfladen med et sammenhængende lag og lever under aggressive forhold.
De blev føde for mange andre dyrearter. I alt er omkring 500 dyrearter, der lever under de ekstreme forhold som "sorte rygere", blevet beskrevet.
En anden opdagelse var vestimentifera, som tilhører klassen af bizarre dyr - pogonophora.
Det er små rør, hvorfra lange rør med tentakler stikker ud i enderne. Det usædvanlige ved disse dyr er, at de ikke har et fordøjelsessystem! De gik i symbiose med bakterier. Inde i vestimentifera er der et organ - trofosomet, hvor der lever mange svovlbakterier.
Bakterier modtager svovlbrinte og kuldioxid for hele livet; Desuden blev der i nærheden fundet toskallede bløddyr af slægterne Calyptogena og Bathymodiolus, som også gik i symbiose med bakterier og ophørte med at være afhængige af fødesøgning.
En af de mest usædvanlige væsner i den hydrotermiske dybhavsverden er Alvinella pompeian ormen.
De er navngivet på grund af analogien med vulkanen Pompejis udbrud - disse skabninger lever i en zone med varmt vand, der når 50 ° C, og aske fra svovlpartikler falder konstant på dem. Orme danner sammen med vestimentifera ægte "haver", der giver mad og husly til mange organismer.
Blandt kolonierne af vestimentifera og pompeii orme lever krabber og decapoder, der lever af dem. Også blandt disse "haver" er der blæksprutter og fisk fra ålekvabbefamilien. Verden af sorte rygere husede også længe uddøde dyr, der blev drevet ud af andre dele af havet, såsom Neolepas-barnaklerne.
Disse dyr var udbredt for 250 millioner år siden, men uddøde derefter. Her føler repræsentanter for ildhuder sig rolige.
Opdagelsen af sorte rygeres økosystemer er blevet den vigtigste begivenhed i biologien. Sådanne økosystemer er blevet opdaget i forskellige dele af verdenshavet og endda på bunden af Baikal-søen.
Pompeiansk orm. Foto: life-grind-style.blogspot.com
INTRODUKTION AFSNIT 1. GRUNDLÆGGENDE TEORIER OM OPRINDELSEN AF LIVET PÅ JORDEN.
1.1 Kreationisme.
1.2 Hypotese om spontan generering.
1.3 Steady state teori.
1.4 Panspermi hypotese.
AFSNIT 2. PROTEIN-COACERVATE TEORI A.I. OPARIN.
2.1 Teoriens essens.
2.2 Alexander Ivanovich Oparin.
2.3 Oprindelsen af den kemiske evolution "Primordial suppe".
2.4 Stadier af processen med livets oprindelse.
AFSNIT 3. BEHOV FOR FORSKNING AF LIVETS OPRINDELSE.
AFSNIT 4. MODERNE PERSPEKTIV PÅ LIVETS OPRINDELSE.
KONKLUSION.
LITTERATUR.
INTRODUKTION
Spørgsmålet om livets oprindelse på Jorden og sandsynligheden for dets eksistens på andre planeter i universet har længe tiltrukket sig interesse fra både videnskabsmænd og filosoffer og almindelige mennesker. I de senere år er opmærksomheden på dette "evige problem" steget markant.
Dette skyldes to omstændigheder: For det første betydelige fremskridt i laboratoriemodellering af nogle stadier af stoffets udvikling, der førte til livets oprindelse, og for det andet den hurtige udvikling af rumforskning, der gør den faktiske søgen efter enhver form for liv på planeterne i solsystemet mere og mere realistiske , og i fremtiden videre.
Livets oprindelse er et af de mest mystiske spørgsmål, et omfattende svar, der næppe nogensinde vil blive besvaret. Mange hypoteser og endda teorier om livets oprindelse, der forklarer forskellige aspekter af dette fænomen, er indtil videre ude af stand til at overvinde den væsentlige omstændighed - eksperimentelt bekræfter kendsgerningen om livets udseende. Moderne videnskab har ikke direkte beviser for, hvordan og hvor livet opstod. Der er kun logiske konstruktioner og indirekte beviser opnået gennem modelforsøg og data inden for paleontologi, geologi, astronomi mv.
Spørgsmålet om livets oprindelse er dog endnu ikke endeligt løst. Der er mange hypoteser om livets oprindelse.
Følgende ideer er blevet overvejet på forskellige tidspunkter og i forskellige kulturer:
Kreationisme (livet blev skabt af en Skaber);
Spontan generation (spontan generation; liv opstod gentagne gange fra ikke-levende stof);
Steady state hypotese (liv har altid eksisteret);
Panspermia hypotese (liv bragt til Jorden fra andre planeter);
Biokemiske hypoteser (liv opstod under jordiske forhold under processer, der adlyder fysiske og kemiske love, dvs. som et resultat af biokemisk evolution);
Formålet med arbejdet er at overveje de vigtigste teorier om livets oprindelse på Jorden.
Det er vigtigt at bemærke, at for at nå målet overvejes følgende opgaver:
Gennemgå de vigtigste teorier
Kreationisme
Teori om spontan generering af liv
Steady State teori
Pansermi hypotese
Udforsk den grundlæggende protein-coacervatteori om A.I. Oparina
Læs biografien om A.I. Oparina
Beskriv oprindelsen af den kemiske evolution "ursuppe"
Bestem stadierne af processen med fremkomsten af liv på Jorden
Behovet for at studere livets oprindelse på Jorden
Moderne syn på livets oprindelse
Ved udførelse af arbejdet blev følgende metoder brugt: komparativ geografisk, analyse af litterære kilder, historisk.
Værket blev skrevet på baggrund af følgende materialer: monografier, oversatte publikationer, artikler fra en samling af videnskabelige værker, dele af bøger, litteratur fra internettet.
AFSNIT 1. GRUNDLÆGGENDE TEORIER OM OPRINDELSEN AF LIVET PÅ JORDEN
1.1Kreationisme
Kreationisme (fra det engelske creation - creation) er et religiøst og filosofisk begreb, hvor hele mangfoldigheden af den organiske verden, menneskeheden, planeten Jorden, såvel som verden som helhed, anses for at være bevidst skabt af et eller andet højeste væsen eller guddom. Teorien om kreationisme, der henviser svaret på spørgsmålet om livets oprindelse til religion (skabelsen af liv af Gud), er ifølge Poppers kriterium uden for den videnskabelige forskning (da det er uigendriveligt: det er umuligt at bevise vha. videnskabelige metoder både at Gud skabte livet, og at Gud skabte det). Derudover giver denne teori ikke et tilfredsstillende svar på spørgsmålet om årsagerne til fremkomsten og eksistensen af selve det højeste væsen, idet den normalt blot postulerer dets begyndelsesløshed.
1.2Spontan generationshypotese
Denne teori blev udbredt i det gamle Kina, Babylon og Egypten som et alternativ til kreationismen, som den eksisterede sammen med. Religiøse læresætninger til alle tider og alle folk tilskrev normalt livets udseende til en eller anden kreativ handling fra en guddom. De første naturforskere løste også dette problem meget naivt. Aristoteles (384-322 f.Kr.), ofte hyldet som biologiens grundlægger, holdt sig til teorien om livets spontane oprindelse. Selv for et så fremragende sind fra antikken, som var Aristoteles, var det ikke særlig svært at acceptere ideen om, at dyr - orme, insekter og endda fisk - kunne opstå fra silt. Tværtimod hævdede denne filosof, at enhver tør krop, der bliver våd, og omvendt, enhver våd krop, der bliver tør, vil føde dyr.
Ifølge Aristoteles' hypotese om spontan generering indeholder visse "partikler" af stof et vist "aktivt princip", der under passende forhold kan skabe en levende organisme. Aristoteles havde ret i at tro, at dette aktive stof var indeholdt i det befrugtede æg, men han troede fejlagtigt, at det også var til stede i solens vind, mudder og rådnende kød.
"Dette er fakta - levende ting kan ikke kun opstå gennem parring af dyr, men også gennem nedbrydning af jorden. Det samme er tilfældet med planter: nogle udvikler sig fra frø, mens andre ser ud til at generere spontant under påvirkning af hele naturen, opstået fra forrådnende jord eller visse dele af planter” (Aristoteles).
Aristoteles' autoritet havde en usædvanlig indflydelse på middelalderforskernes synspunkter. Meningen fra denne filosof i deres sind var indviklet sammenflettet med religiøse begreber, hvilket ofte gav konklusioner, der var absurde og endda direkte dumme i den moderne opfattelse. Forberedelsen af en levende person eller hans lighed, en "homonculus", i en kolbe, ved at blande og destillere forskellige kemikalier, blev anset i middelalderen, selv om det var meget vanskeligt og lovløst, men uden tvivl gennemførligt. Fremstillingen af dyr fra ikke-levende materialer virkede så enkel og almindelig for datidens videnskabsmænd, at den berømte alkymist og læge Van Helmont (1577-1644) direkte giver en opskrift, hvorefter man kunstigt kan tilberede mus ved at dække et kar med korn med våde og snavsede klude. Denne meget succesrige videnskabsmand beskrev et eksperiment, hvor han angiveligt skabte mus på tre uger. Alt du havde brug for var en beskidt skjorte, et mørkt skab og en håndfuld hvede. Van Helmont anså menneskelig sved for at være det aktive princip i museprocessen.
En række kilder fra det 16. og 17. århundrede beskriver i detaljer omdannelsen af vand, sten og andre livløse genstande til krybdyr, fugle og dyr. Grindel von Ach viser endda et billede af frøer, der angiveligt dukker op fra majduggen, og Aldrovand skildrer processen med genfødsel af fugle og insekter fra grene og frugter af træer.
Jo længere naturvidenskaben udviklede sig, jo vigtigere nøjagtig observation og erfaring, og ikke blot ræsonnement og filosofering, erhvervet i viden om naturen, jo mere indsnævredes anvendelsesområdet for teorien om spontan generering. Allerede i 1688 nærmede den italienske biolog og læge Francesco Redi, der boede i Firenze, problemet med livets oprindelse mere strengt og satte spørgsmålstegn ved teorien om spontan generering. Dr. Redi beviste gennem simple eksperimenter, at meninger om den spontane dannelse af orme i rådnende kød er ubegrundede. Han konstaterede, at de små hvide orme er fluelarver. Efter at have udført en række eksperimenter opnåede han data, der understøtter ideen om, at liv kun kan opstå fra tidligere liv (begrebet biogenese).
"Den overbevisning ville være nyttesløs, hvis den ikke kunne bekræftes ved eksperiment. Derfor tog jeg i midten af juli fire store bredmundede kar, lagde jord i et af dem, nogle fisk i et andet, ål fra Arno i det tredje, et stykke kalvekød i det fjerde, lukkede dem tæt og forseglet dem. Så lagde jeg det samme i fire andre kar og lod dem stå åbne... Snart blev kødet og fisken i de uforseglede kar orme; man kunne se fluer flyve frit ind og ud af fartøjerne. Men jeg så ikke en eneste orm i de forseglede kar, selvom der var gået mange dage, siden de døde fisk blev lagt i dem” (Redi).
Med hensyn til levende væsener, der er synlige med det blotte øje, viste antagelsen om spontan generering sig således at være uholdbar. Men i slutningen af 1600-tallet. Kircher og Leeuwenhoek opdagede en verden af små væsner, usynlige for det blotte øje og kun synlige gennem et mikroskop. Disse "mindste levende dyr" (som Leeuwenhoek kaldte de bakterier og ciliater, han opdagede) kunne findes overalt, hvor der fandt henfald sted, i langvarige afkog og infusioner af planter, i rådnende kød, bouillon, i sur mælk, i afføring, i tandplak . "Der er flere af dem (mikrober) i min mund," skrev Leeuwenhoek, "end der er mennesker i Det Forenede Kongerige." Man skal blot anbringe letfordærvelige og let rådnende stoffer et lunt sted et stykke tid, og mikroskopiske levende væsener, der ikke var der før, udvikler sig straks i dem. Hvor kommer disse skabninger fra? Kom de virkelig fra embryoner, der ved et uheld faldt i en rådnende væske? Hvor mange af disse embryoner må der være overalt! Tanken dukkede ufrivilligt op, at det var her, i rådnende afkog og infusioner, at den spontane generering af levende mikrober fra livløst stof fandt sted. Denne opfattelse blev stærkt bekræftet i midten af det 18. århundrede af den skotske præst Needhams eksperimenter. Needham tog kødbouillon eller afkog af plantestoffer, anbragte dem i tæt lukkede kar og kogte dem i kort tid. I dette tilfælde skulle alle embryoner ifølge Needham være døde, men nye kunne ikke komme ind udefra, da karrene var tæt lukkede. Men efter nogen tid dukkede mikrober op i væskerne. Ud fra dette konkluderede den nævnte videnskabsmand, at det er til stede under fænomenet spontan generering.
Samtidig var en anden videnskabsmand, italieneren Spallanzani, imod denne udtalelse. Ved at gentage Needhams eksperimenter blev han overbevist om, at længere opvarmning af beholdere, der indeholder organiske væsker, fuldstændig deaktiverer dem. I 1765 udførte Lazzaro Spallanzani følgende eksperiment: efter at have kogt kød og grøntsagsbouillon i flere timer forseglede han dem straks og fjernede dem derefter fra varmen. Efter at have undersøgt væskerne et par dage senere, fandt Spallanzani ingen tegn på liv i dem. Heraf konkluderede han, at høje temperaturer ødelagde alle former for levende væsener, og at uden dem kunne intet levende opstå.
En voldsom strid brød ud mellem repræsentanter for to modsatrettede synspunkter. Spallanzani hævdede, at væskerne i Needhams eksperimenter ikke var tilstrækkeligt opvarmede, og at embryoner fra levende væsener forblev der. Til dette indvendte Needham, at det ikke var ham, der opvarmede væskerne for lidt, men tværtimod opvarmede Spallanzani dem for meget og med en så rå metode ødelagde den "generative kraft" af organiske infusioner, hvilket er meget lunefuldt og omskifteligt. .
Som følge heraf forblev hver af de disputerede i deres oprindelige positioner, og spørgsmålet om den spontane generering af mikrober i rådnende væsker blev ikke løst i begge retninger i et helt århundrede. I løbet af denne tid blev der gjort mange forsøg på eksperimentelt at bevise eller modbevise spontan generering, men ingen af dem førte til sikre resultater.
Spørgsmålet blev mere og mere forvirret, og først i midten af 1800-tallet blev det endelig løst takket være den geniale franske videnskabsmands strålende forskning.
Louis Pasteur tog problemet med livets oprindelse op i 1860. På dette tidspunkt havde han allerede gjort meget inden for mikrobiologi og formået at løse problemer, der truede serikultur og vinfremstilling. Han beviste også, at bakterier er allestedsnærværende, og at ikke-levende materialer nemt kan blive forurenet af levende ting, hvis de ikke steriliseres ordentligt. Gennem en række eksperimenter viste han, at overalt, og især i nærheden af menneskers beboelse, svæver bittesmå embryoner i luften. De er så lette, at de svæver frit i luften, kun meget langsomt og gradvist falder til jorden.
Som et resultat af en række eksperimenter baseret på Spallanzanis metoder beviste Pasteur gyldigheden af teorien om biogenese og tilbageviste endelig teorien om spontan generering.
Pasteur forklarede det mystiske udseende af mikroorganismer i tidligere forskeres eksperimenter enten ved ufuldstændig forurening af miljøet eller ved utilstrækkelig beskyttelse af væsker mod indtrængen af bakterier. Hvis du koger indholdet i kolben grundigt og derefter beskytter det mod bakterier, der kan trænge ind med luften, der strømmer ind i kolben, så vil der i hundrede ud af hundrede tilfælde ikke forekomme råd af væsken og dannelse af mikrober.
Det er vigtigt at bemærke, at for at fjerne luften, der strømmede ind i kolben, brugte Pasteur en lang række forskellige teknikker: han enten kalcinerede luften i glas- og metalrør eller beskyttede kolbens hals med en bomuldsprop, hvor alle mindste partikler suspenderet i luften blev tilbageholdt, eller til sidst ledte luft gennem et tyndt glasrør bøjet i form af bogstavet S - i dette tilfælde blev alle embryoner mekanisk tilbageholdt på de våde overflader af rørets bøjninger.
Hvor beskyttelsen var tilstrækkelig pålidelig, blev forekomsten af mikrober i væsken ikke observeret. Men måske har langvarig opvarmning kemisk ændret miljøet og gjort det uegnet til at understøtte liv? Pasteur afviste også let denne indvending. Han kastede en bomuldsprop i væsken, forstyrret af opvarmning, hvorigennem luft blev ført igennem, og som derfor indeholdt embryoner - væsken rådnede hurtigt. Derfor er kogte infusioner ret egnet jord til udvikling af mikrober. Denne udvikling sker ikke, bare fordi der ikke er noget embryo. Så snart embryonet kommer ind i væsken, spirer det straks og giver en frodig høst.
Pasteurs eksperimenter viste uden tvivl, at spontan generering af mikrober ikke forekommer i organiske infusioner. Alle levende organismer udvikler sig fra embryoner, dvs. stammer fra andre levende væsener. Samtidig gav bekræftelse af teorien om biogenese anledning til et andet problem. Da en anden levende organisme er nødvendig for fremkomsten af en levende organisme, hvor kom så den allerførste levende organisme fra? Kun steady state-teorien kræver ikke et svar på dette spørgsmål, og alle andre teorier antyder, at der på et tidspunkt i livets historie var en overgang fra ikke-levende til levende.
1.3Steady State teori.
Ifølge denne teori blev Jorden aldrig til, men eksisterede for evigt; det var altid i stand til at understøtte livet, og hvis det ændrede sig, var det meget lidt. Ifølge denne version opstod arter heller aldrig, de har altid eksisteret, og hver art har kun to muligheder – enten en ændring i antallet eller udryddelse.
Samtidig er hypotesen om en stationær tilstand fundamentalt i modstrid med dataene fra moderne astronomi, som indikerer en begrænset levetid for enhver stjerner og følgelig planetsystemer omkring stjerner. Ifølge moderne skøn, baseret på at tage højde for hastighederne for radioaktivt henfald, er jordens, solens og solsystemets alder anslået til ~4,6 milliarder år. Derfor er denne hypotese normalt ikke overvejet af den akademiske videnskab.
Tilhængere af denne teori anerkender ikke, at tilstedeværelsen eller fraværet af visse fossile rester kan indikere tidspunktet for fremkomst eller udryddelse af en bestemt art, og nævner som et eksempel en repræsentant for lobefinnede fisk - coelacanth (coelacanth). Ifølge palæontologiske data uddøde lapfinnede dyr i slutningen af kridtperioden. Denne konklusion måtte dog genovervejes, da der blev fundet levende repræsentanter for lobefinner i Madagaskar-regionen. Tilhængere af steady state-teorien hævder, at kun ved at studere levende arter og sammenligne dem med fossile rester kan man drage en konklusion om udryddelse, og selv i dette tilfælde er det meget sandsynligt, at det vil være forkert. Ved at bruge palæontologiske data til at understøtte steady state-teorien fortolker dens tilhængere udseendet af fossiler i økologiske termer. For eksempel forklarer de den pludselige optræden af en fossil art i et bestemt lag med en stigning i størrelsen af dens befolkning eller dens flytning til steder, der er gunstige for bevarelse af rester.
1.4Pansermi hypotese
Hypotesen om udseendet af liv på Jorden på grund af overførsel af visse embryoner af liv fra andre planeter kaldes teorien om pansermia (fra græsk παν - alle, alle og σπερμα - frø). Denne hypotese støder op til hypotesen om stationær tilstand. Dens tilhængere støtter ideen om livets evige eksistens og fremsætter ideen om dets pludselige oprindelse. En af de første til at udtrykke ideen om livets kosmiske (pludselige) oprindelse var den tyske videnskabsmand G. Richter i 1865. Ifølge Richter opstod livet på Jorden ikke fra uorganiske stoffer, men blev bragt fra andre planeter. I denne forbindelse opstod der spørgsmål om, hvor mulig en sådan overførsel fra en planet til en anden var, og hvordan den kunne opnås. Svarene blev primært søgt i fysik, og det er ikke overraskende, at de første forsvarere af disse synspunkter var repræsentanter for denne videnskab, fremragende videnskabsmænd G. Helmholtz, S. Arrhenius, J. Thomson, P.P. Lazarev et al.
Ifølge Thomsons og Helmholtz' ideer kunne sporer af bakterier og andre organismer være blevet bragt til Jorden med meteoritter. Laboratorieundersøgelser bekræfter levende organismers høje resistens over for negative virkninger, især over for lave temperaturer. For eksempel døde plantesporer og frø ikke selv efter længere tids udsættelse for flydende ilt eller nitrogen.
Moderne tilhængere af begrebet pansermia (inklusive nobelprisvinderen den engelske biofysiker F. Crick) mener, at liv blev bragt til Jorden enten ved et uheld eller med vilje af rumvæsner. Synspunktet for astronomerne Ch Wickramasinghe (Sri Lanka) og F. Hoyle (Storbritannien) støder op til pansermia-hypotesen. De mener, at mikroorganismer er til stede i stort antal i det ydre rum, hovedsageligt i gas- og støvskyer, hvor de ifølge videnskabsmænd dannes. Dernæst fanges disse mikroorganismer af kometer, som så, passerer nær planeterne, "så livets bakterier."
AFSNIT 2. PROTEIN-COACERVATE TEORI A.I. OPARINA
2.1Essensen af teorien
Den første videnskabelige teori om oprindelsen af levende organismer på Jorden blev skabt af den sovjetiske biokemiker A.I. Oparin (1894-1980). I 1924 udgav han værker, hvori han skitserede ideer om, hvordan liv på Jorden kunne være opstået. Ifølge denne teori opstod liv under de specifikke forhold på den gamle Jord og betragtes af Oparin som et naturligt resultat af den kemiske udvikling af kulstofforbindelser i universet.
Ifølge Oparin kan processen, der førte til fremkomsten af liv på Jorden, opdeles i tre faser:
Fremkomsten af organiske stoffer.
Dannelse af biopolymerer (proteiner, nukleinsyrer, polysaccharider, lipider osv.) ud fra enklere organiske stoffer.
Fremkomsten af primitive selvreproducerende organismer.
Teorien om biokemisk evolution har det største antal tilhængere blandt moderne videnskabsmænd. Jorden opstod for omkring fem milliarder år siden; Til at begynde med var dens overfladetemperatur meget høj (op til flere tusinde grader). Efterhånden som den afkøledes, dannedes en fast overflade (jordskorpen - litosfæren).
Atmosfæren, der oprindeligt bestod af lette gasser (brint, helium), kunne ikke effektivt holdes tilbage af den utilstrækkeligt tætte jord, og disse gasser blev erstattet af tungere: vanddamp, kuldioxid, ammoniak og metan. Da jordens temperatur faldt til under 100 grader Celsius, begyndte vanddamp at kondensere og danne verdenshavene. På dette tidspunkt, i overensstemmelse med ideerne fra A.I. Oparin, abiogene syntese fandt sted, det vil sige i de primære jordens oceaner, mættet med forskellige simple kemiske forbindelser, "i den primære bouillon" under påvirkning af vulkansk varme, lynudladninger, intens ultraviolet stråling og andre miljøfaktorer, syntesen af mere komplekse organiske forbindelser, og derefter biopolymerer, begyndte. Dannelsen af organiske stoffer blev lettet af fraværet af levende organismer - forbrugere af organisk materiale - og det vigtigste oxidationsmiddel - ilt. Komplekse aminosyremolekyler blev tilfældigt kombineret til peptider, som igen skabte de originale proteiner. Fra disse proteiner blev primære levende væsener af mikroskopisk størrelse syntetiseret.
Det sværeste problem i den moderne evolutionsteori er omdannelsen af komplekse organiske stoffer til simple levende organismer. Oparin mente, at den afgørende rolle i omdannelsen af ikke-levende ting til levende ting tilhører proteiner. Tilsyneladende dannede proteinmolekyler, der tiltrækker vandmolekyler, kolloide hydrofile komplekser. Yderligere fusion af sådanne komplekser med hinanden førte til adskillelse af kolloider fra det vandige medium (coacervering). På grænsen mellem coacervatet (fra latin Coacervus - koagulering, bunke) og miljøet var lipidmolekyler - en primitiv cellemembran - linet op. Det antages, at kolloider kan udveksle molekyler med miljøet (en prototype af heterotrofisk ernæring) og akkumulere visse stoffer. En anden type molekyle gav evnen til at reproducere sig selv. A.I.'s system af synspunkter Oparin blev kaldt "coacervate-hypotesen".
Oparins hypotese var kun det første skridt i udviklingen af biokemiske ideer om livets oprindelse. Næste trin var forsøgene fra L.S. Miller, som i 1953 viste, hvordan aminosyrer og andre organiske molekyler kan dannes ud fra de uorganiske komponenter i den primære jordatmosfære under påvirkning af elektriske udladninger og ultraviolet stråling.
Akademiker fra Det Russiske Videnskabsakademi V.N. Parmon og en række andre videnskabsmænd foreslår forskellige modeller for at forklare, hvordan autokatalytiske processer kan forekomme i et miljø mættet med organiske molekyler, der replikerer nogle af disse molekyler. Nogle molekyler replikerer mere vellykket, andre mindre godt. Dette starter processen med kemisk evolution, som går forud for biologisk evolution.
I dag er den fremherskende hypotese blandt biologer RNA-verdenshypotesen, som siger, at der mellem kemisk evolution, hvor individuelle molekyler multiplicerede og konkurrerede, og fuldt liv, baseret på DNA-RNA-protein-modellen, var et mellemstadie, hvor individet molekyler formerede sig og konkurrerede med hinanden. Der er allerede undersøgelser, der viser, at nogle RNA-molekyler har autokatalytiske egenskaber og kan sikre selvreplikation uden deltagelse af komplekse proteinmolekyler.
Moderne videnskab er stadig langt fra en dækkende forklaring på, hvordan præcist uorganisk stof nåede det høje organiseringsniveau, der er karakteristisk for livsprocesser. Det er dog klart, at dette var en proces i flere faser, hvor niveauet for organisering af materie steg trin for trin. Gendannelse af de specifikke mekanismer for denne trinvise komplikation er en opgave for fremtidig videnskabelig forskning. Disse undersøgelser går i to hovedretninger:
Fra top til bund: analyse af biologiske objekter og undersøgelse af mulige mekanismer for dannelse af deres individuelle elementer;
Fra bund til top: komplikationen af "kemi" - studiet af stadig mere komplekse kemiske forbindelser.
Indtil videre har det ikke været muligt at opnå en fuldstændig kombination af disse to tilgange. Ikke desto mindre har bioingeniører allerede formået at samle den enkleste levende organisme - en virus - fra de enkleste biologiske molekyler, "fra tegninger", det vil sige fra den kendte genetiske kode og strukturen af proteinskallen. Dette beviser, at overnaturlig indflydelse ikke er påkrævet for at skabe en levende organisme fra livløst stof. Så det er kun nødvendigt at besvare spørgsmålet om, hvordan denne proces kunne foregå uden menneskelig deltagelse i det naturlige miljø.
Der er en udbredt "statistisk" indvending mod den abiogene mekanisme for livets oprindelse. For eksempel beregnede den tyske biokemiker Schram i 1996, at sandsynligheden for en tilfældig kombination af 6000 nukleotider i RNA-tobaksmosaikviruset er 1 chance ud af 102.000. Dette er en ekstremt lav sandsynlighed, hvilket indikerer den fuldstændige umulighed af den tilfældige dannelse af sådan RNA. Imidlertid er denne indvending i virkeligheden forkert konstrueret. Det er baseret på antagelsen om, at det virale RNA-molekyle skal dannes "fra bunden" af forskellige aminosyrer. Ved trinvis komplikation af kemiske og biokemiske systemer beregnes sandsynligheden helt anderledes. Derudover er der ingen grund til at få netop sådan en virus og ikke en anden. Under hensyntagen til disse indvendinger viser det sig, at estimater af sandsynligheden for syntese af fremkomsten af viralt RNA er undervurderet til et punkt af fuldstændig utilstrækkelighed og ikke kan betragtes som en overbevisende indvending mod den abiogene teori om livets oprindelse.
2.2 Alexander Ivanovich Oparin og hans teori om livets oprindelse
Fra begyndelsen af 1935 begyndte Institut for Biokemi ved USSR Academy of Sciences, grundlagt af Oparin sammen med A.N., sit arbejde. Bach. Fra selve grundlæggelsen af instituttet stod Oparin i spidsen for Laboratory of Enzymology, som i fremtiden blev omdannet til et laboratorium for evolutionær biokemi og subcellulære strukturer. Indtil 1946 var han underdirektør, efter A.N. Bach - direktør for dette institut.
Den 3. maj 1924 gav han på et møde i det russiske botaniske selskab en rapport "Om livets oprindelse", hvori han foreslog en teori om livets oprindelse fra en bouillon af organiske stoffer. I midten af det 20. århundrede blev komplekse organiske stoffer eksperimentelt opnået ved at lede elektriske ladninger gennem en blanding af gasser og dampe, som hypotetisk falder sammen med sammensætningen af atmosfæren på den gamle Jord. Oparin betragtede koacervater - organiske strukturer omgivet af fede membraner - som proceller.
Efter hans død i 1951 blev S.I. Vavilova A.I. Oparin blev den anden formand for bestyrelsen for All-Union Educational Society "Znanie". Han forblev i denne post indtil 1956, hvor M.B. blev valgt til formand for Znanie. Mitin.
I 1970 blev International Society for the Study of the Origin of Life organiseret, og Oparin blev valgt til dets første præsident og derefter ærespræsident. ISSOLs eksekutivkomité etablerede i 1977 guldmedaljen opkaldt efter A.I. Oparin-medaljen, tildelt for den vigtigste eksperimentelle forskning på dette område.
2.3 Oprindelsen af den kemiske evolution "Primordial Suppe"
På trods af nogle huller i vores viden om den første fase af livets oprindelse, er vi i stand til at drage ret sikre konklusioner. Vi ved jo, at det i solsystemet er muligt at syntetisere forbindelser, der indeholder op til 24 kulstof- og nitrogenatomer. Det kan også være muligt at syntetisere mere komplekse forbindelser, herunder polymerer, selvom der ikke er data om eksistensen af polymerer med en ordnet sekvens. Dette er alt, hvad vi kan sige om sammensætningen af mediet kendt som "urbouillonen".
Efterhånden som ny information akkumuleres, bliver det mere og mere indlysende, at produkter af primær syntese fra molekyler af simple hybrider nødvendigvis vil blive dannet under passende betingelser. Disse forhold kan være ekstremt forskellige, og derfor er synteserne, der overvejes, ikke forbundet med nogen strengt defineret tid og sted.
Fakta, eksperimenter og observationer indikerer muligheden for at syntetisere ret komplekse kemiske forbindelser i nærheden af enhver stjerne i nærværelse af en tilstrækkelig mængde "råmaterialer" - støv og gasser. Den første fase er således ikke så meget livets fremkomst som forberedelsen til det. Det hele starter med materialer dannet gennem normale astrofysiske processer; yderligere transformationer udføres i fuld overensstemmelse med kemiens love uden at involvere nye principper. Samtidig er der allerede på dette stadium en vis foreløbig udvælgelse af de typer forbindelser, der efterfølgende skal bruges til at bygge levende væsener. Da de processer, der forekommer i dette første trin, påvirker hele det efterfølgende forløb af biosyntese, afhænger de derfor selv af de specifikke forhold, der eksisterer på planeterne. Derfor viste sig Jorden, den eneste planet i solsystemet, der har oceaner på overfladen, samtidig at være den eneste planet med udviklet liv.
2.4 Stadier af processen med livets oprindelse
Trin 1. Dette trin svarer til den stigende kompleksitet af molekyler og molekylære systemer, der var bestemt til i sidste ende at blive inkorporeret i levende systemer. I det første trin forekom dannelsen af præorganismemolekyler fra hybrider af kulstof, nitrogen og oxygen (dvs. fra metan, ammoniak og vand). Disse gasser findes stadig i molekylær form i det ydre rum (i de koldere dele af universet). Det virker indlysende, at den første etape kan finde sted mange steder - af disse er det kun Jorden og meteoritter af asteroideoprindelse, vi kender med sikkerhed. Den primære feltsky kunne have været sådan et sted. Det viste sig også at være muligt at simulere disse processer i laboratoriet, hvilket blev udført af Miller og hans tilhængere. I disse forsøg blev de vigtigste biologiske molekyler opnået: nogle organiske baser (for eksempel adein), som er en del af proteiner; nogle sukkerarter, især rabose og deres fosfater, og endelig nogle mere komplekse nitrogenholdige forbindelser, såsom porphyriner, der tjener som en vigtig bestanddel af oxidative enzymer og energibærere.
Trin 2. I andet trin blev polymerer dannet af komponenterne i Oparin "primærsuppen", som hovedsageligt bestod af de netop nævnte molekyler, samt mere komplekse molekyler, ved at kombinere lignende eller identiske monomerer eller submolekyler i en lineær rækkefølge . På et eller andet afgørende trin i udviklingen af sådanne polymerer, som tilsyneladende er simplere analoger af eksisterende nukleinsyrer og proteiner, må mekanismen for streng reproduktion og replikation, som mange biologer betragter som et vigtigt kendetegn ved selve livet, være opstået. Indtil videre kan vi kun logisk rekonstruere de processer, der kunne føre til dette under de forhold, der tilsyneladende fandtes på Jorden på det tidspunkt, dvs. i nærværelse af vand i fri tilstand, samt gasmolekyler og metalioner i opløsning. Det er svært at forestille sig, at alt dette kunne ske på sådanne vandfri himmellegemer som Månen, eller endnu mere på meteoritter af asteroidal oprindelse, der kun indeholder vand i en bundet tilstand - i form af hydrater eller is.
AFSNIT 3. BEHOV FOR FORSKNING AF LIVETS OPRINDELSE
Den vigtigste praktiske motivation for at studere livets oprindelse er, at uden det vil vi ikke være i stand til at forstå det moderne liv og derfor ikke være i stand til at kontrollere det. Det er nødvendigt at studere livets oprindelse for at forstå dets essens, dets evner og begrænsninger, og derefter for at udvikle det første og overvinde det sidste. I bredere forstand repræsenterer studiet af livets oprindelse et yderligere forsøg på at søge efter meningen med livet. Siden oldtiden er meningen med livet blevet set i en række forskellige ting, men med tiden er falskheden af forskellige veje til meningen med livet, deres ultimative inkonsekvens, blevet mere og mere tydelig. Indtil middelalderen og endnu senere blev formålet med livet i verdensordenens generelle system anset for kendt. Forskellige mennesker i forskellige civilisationer løste dette spørgsmål på forskellige måder, men disse løsninger var så ens, at de kan betragtes som varianter af det samme svar, det enkleste svar var, at livet har mening i en alvidende og almægtig Guds planer. Herrens vilje skal opfyldes, og hvis det nogle gange er svært at forstå, hvad det er, så er forskellige fortolkninger tilladt. Men af alle sådanne svar kan kun ét være korrekt. Og hvad dette svar er, gives ikke til alle, men kun til sande troende.
Den videnskabelige revolution, der begyndte i det 17. århundrede, underminerede gradvist troens grundlag. Men selv i hovedet på dem, der på den ene eller anden måde med deres opdagelser og intellektuelle indsigter ødelagde troens højborg (nogle gange helt ubevidst), fortsatte troen med at eksistere. Paradoksalt nok, jo stærkere angrebet er, jo mere folks sind klamrede sig til denne tro. Derfor modstanden mod yderligere forskere, som naturligvis måtte sætte en stopper for religiøse syn på universet. Selvom modstanden mod nye ideer er holdt op med at være lige så voldsom, som den var i Copernicus og endda Darwins tid, eksisterer den stadig. I mellemtiden er det lidt, der er kendt om livets mulige oprindelse, nok til at ryste troens grundlag meget dybere, end nogen anden opdagelse i fortiden var i stand til at gøre. Strukturen af universet som helhed og de processer, der finder sted i det, begynder at blive klarere for os, selv om det kun er i grov form, og derefter kan intet forblive uændret.
Behovet for myter, der forklarer menneskets oprindelse og skæbne, opstod ved historiens begyndelse, og rigtig mange sådanne myter har været kendt siden oldtiden, men der er endnu ikke dukket noget op, der ville tilfredsstille sindet og hjertet lige så meget. På den ene side blev troen opfordret til at rette op på det menneskelige sinds ufuldkommenheder og dets observationer, og på den anden side begyndte det, der blev betragtet som et videnskabeligt billede af universet, at virke meningsløst, tørt og utilfredsstillende. Nu begynder vi endelig at se den ønskede mening, og dette er ikke takket være skabelsen af en "trøstende filosofi", men praktisk talt på grund af reduktionen af livets strabadser og stigningen i menneskelige evner.
AFSNIT 4. MODERNE SYN PÅ OPRINDELSEN AF LIVET PÅ JORDEN
Teorien om A.I. Oparin og andre lignende hypoteser har en væsentlig ulempe: der er ikke et eneste faktum, der ville bekræfte muligheden for abiogen syntese på Jorden af selv den simpleste levende organisme fra livløse forbindelser. Tusindvis af forsøg på en sådan syntese er blevet udført i adskillige laboratorier rundt om i verden. For eksempel førte den amerikanske videnskabsmand S. Miller, baseret på antagelser om sammensætningen af Jordens primære atmosfære, elektriske udladninger gennem en blanding af metan, ammoniak, brint og vanddamp i en speciel enhed. Han formåede at opnå molekyler af aminosyrer - de grundlæggende "byggesten", der udgør grundlaget for livet - proteiner. Disse eksperimenter blev gentaget mange gange, og nogle videnskabsmænd formåede at opnå ret lange kæder af peptider (enkle proteiner). Men kun! Ingen har været så heldig at syntetisere selv den simpleste levende organisme. I dag er Redis princip populært blandt videnskabsmænd: "Levende ting kommer kun fra levende ting."
Men lad os antage, at sådanne forsøg en dag vil blive kronet med succes. Hvad vil sådan en oplevelse bevise? Kun at syntesen af livet kræver det menneskelige sind, kompleks, udviklet videnskab og moderne teknologi. Intet af dette eksisterede på den oprindelige Jord. Desuden er syntesen af komplekse organiske forbindelser fra simple i modstrid med termodynamikkens anden lov, som forbyder overgangen af materialesystemer fra en tilstand med større sandsynlighed til en tilstand med mindre sandsynlighed, og udviklingen fra simple organiske forbindelser til komplekse. fra bakterier til mennesker, opstod netop i denne retning. Her observerer vi intet andet end en kreativ proces. Termodynamikkens anden lov er en uforanderlig lov, den eneste lov, der aldrig er blevet stillet spørgsmålstegn ved, overtrådt eller modbevist. Derfor kan orden (geninformation) ikke spontant opstå fra forstyrrelsen af tilfældige processer, hvilket bekræftes af sandsynlighedsteorien.
For nylig har matematisk forskning givet hypotesen om abiogen syntese et knusende slag. Matematikere har beregnet, at sandsynligheden for spontan generering af en levende organisme fra livløse blokke praktisk talt er nul. Således beviste L. Blumenfeld, at sandsynligheden for tilfældig dannelse af mindst ét DNA-molekyle (deoxyribonukleinsyre - en af de vigtigste komponenter i den genetiske kode) under hele Jordens eksistens er 1/10800. Tænk på den ubetydelige størrelse af dette tal! Når alt kommer til alt, er der i dens nævner en figur, hvor der efter én er en række med 800 nuller, og dette tal er utroligt mange gange større end det samlede antal af alle atomer i universet. Den nutidige amerikanske astrofysiker C. Wickramasinghe udtrykte umuligheden af abiogen syntese på følgende måde: "Det er hurtigere for en orkan, der fejer hen over en gammel flykirkegård at samle en helt ny superliner af stykker skrot, end for liv at komme ud af dens komponenter som en resultat af en tilfældig proces."
Teorierne om abiogen syntese og geologiske data er i modstrid. Uanset hvor langt vi trænger ind i dybet af den geologiske historie, finder vi ingen spor af "Azoic-æraen", det vil sige den periode, hvor liv ikke fandtes på Jorden.
Nu har palæontologer i klipper, hvis alder når 3,8 milliarder år, det vil sige tæt på tidspunktet for dannelsen af Jorden (4-4,5 milliarder år siden ifølge de seneste skøn), fundet fossile rester af ret komplekst organiserede væsner - bakterier, blågrønne alger, simple svampe . V. Vernadsky var sikker på, at livet er geologisk evigt, det vil sige, i geologisk historie var der ingen æra, hvor vores planet var livløs. "Problemet med abiogenese (spontan generering af levende organismer)," skrev videnskabsmanden i 1938, "forbliver frugtesløst og lammer virkelig presserende videnskabeligt arbejde."
Nu er livsformen ekstremt tæt forbundet med hydrosfæren. Dette fremgår af det faktum, at vand er hoveddelen af massen af enhver terrestrisk organisme (en person består for eksempel af mere end 70% vand og organismer som vandmænd - 97-98%). Det er indlysende, at livet på jorden kun blev dannet, da hydrosfæren dukkede op på den, og dette skete ifølge geologiske data næsten fra begyndelsen af vores planets eksistens. Mange af de levende organismers egenskaber bestemmes netop af vandets egenskaber, mens vand i sig selv er en fænomenal forbindelse. Ifølge P. Privalov er vand således et samarbejdssystem, hvor hver aktion fordeles på en "stafetløbs" måde, det vil sige, at "langdistanceaktion" finder sted.
Nogle videnskabsmænd mener, at hele jordens hydrosfære i bund og grund er et kæmpe "molekyle" af vand. Det er blevet fastslået, at vand kan aktiveres af naturlige elektromagnetiske felter af terrestrisk og kosmisk oprindelse (især kunstige). Franske forskeres nylige opdagelse af "vandets hukommelse" var yderst interessant. Måske skyldes det disse vands egenskaber, at Jordens biosfære er en enkelt superorganisme? Når alt kommer til alt, er organismer komponenter, "dråber" af dette supermolekyle af jordisk vand.
Selvom vi stadig kun kender jordbaseret protein-nukleinsyre-vand-liv, betyder det ikke, at andre former ikke kan eksistere i det grænseløse Kosmos. Nogle videnskabsmænd, især de amerikanske, G. Feinberg og R. Shapiro, modellerer følgende hypotetisk mulige muligheder:
Plasmoider - liv i stjernernes atmosfærer på grund af magnetiske kræfter forbundet med grupper af bevægelige elektriske udladninger;
Radiobs - liv i interstellare skyer baseret på aggregater af atomer, der er i forskellige excitationstilstande;
Lavobs er liv baseret på siliciumforbindelser, som kan eksistere i søer af smeltet lava på meget varme planeter;
Hydrogener er liv, der kan eksistere ved lave temperaturer på planeter, der er dækket af "damme" af flydende metan, og trækker energi fra omdannelsen af orthohydrogen til parabrint;
Termofager er en type rumliv, der henter energi fra temperaturgradienten i atmosfæren eller oceanerne på planeter.
Naturligvis eksisterer sådanne eksotiske livsformer i øjeblikket kun i videnskabsmænds og science fiction-forfatteres fantasi. Imidlertid kan muligheden for den reelle eksistens af nogle af dem, især plasmoider, ikke udelukkes. Der er nogen grund til at tro, at der på Jorden parallelt med "vores" livsform findes en anden type liv, der ligner de nævnte plasmoider. Disse omfatter nogle typer UFO'er (uidentificerede flyvende objekter), formationer, der ligner kuglelyn, samt energi-"klumper", der flyver i atmosfæren, der er usynlig for øjet, men optaget af farvefotografisk film, som i nogle tilfælde udviste intelligent adfærd.
Således er der nu grund til at hævde, at livet på Jorden dukkede op lige fra begyndelsen af dets eksistens og opstod, med Ch Wickramasinghes ord, "fra et altgennemtrængende pan-galaktisk levende system."
KONKLUSION
Har vi en logisk ret til at anerkende den grundlæggende forskel mellem levende og ikke-levende? Er der fakta i naturen omkring os, der overbeviser os om, at livet eksisterer for evigt og har så lidt tilfælles med den livløse natur, at det under ingen omstændigheder nogensinde kunne blive dannet eller adskilt fra det? Kan vi genkende organismer som entiteter, der er fuldstændig, fundamentalt forskellige fra resten af verden?
Biologi i det 20. århundrede uddybede forståelsen af de væsentlige træk ved levende ting og afslørede livets molekylære grundlag. Det moderne biologiske billede af verden er baseret på ideen om, at den levende verden er et grandiost system af højt organiserede systemer.
Ny viden vil utvivlsomt indgå i modeller for livets oprindelse, og den vil blive stadig mere gyldig. Men jo mere kvalitativt det nye adskiller sig fra det gamle, jo sværere er det at forklare dets tilblivelse.
Det er nødvendigt at studere livets oprindelse for at forstå dets essens, dets evner og begrænsninger, og derefter for at udvikle det første og overvinde det sidste.
Livet er et af naturens mest komplekse fænomener. Siden oldtiden er den blevet opfattet som mystisk og ukendelig – hvorfor der altid har været en skarp kamp mellem materialister og idealister om dens oprindelse. Nogle tilhængere af idealistiske synspunkter betragter livet som et åndeligt, immaterielt princip, der opstod som et resultat af guddommelig skabelse. Materialister mener tværtimod, at livet på Jorden opstod fra livløst stof gennem spontan generering (abiogenese) eller blev bragt fra andre verdener, dvs. er et produkt af andre levende organismer (biogenese).
Ifølge moderne videnskabelige begreber er liv processen med eksistensen af komplekse systemer bestående af store organiske molekyler og uorganiske stoffer og i stand til selvreproduktion, selvudvikling og opretholdelse af deres eksistens som et resultat af udvekslingen af energi og stof med miljø. Den biologiske videnskab indtager således en materialistisk position.
Samtidig er spørgsmålet om livets oprindelse endnu ikke endeligt løst.
LITTERATUR
1. Oparin A. I. Fremkomsten af liv på Jorden. - Tbilisi: Ministeriet for Tsebrary, 1985. - 270'erne.
2. Bernal D. Livets oprindelse Bilag nr. 1: Oparin A. I. Livets oprindelse. - Moskva: Mir, 1969. - 365s.
3. Vernadsky V. I. Levende stof. - Moskva: Videnskab, 1978. - 407s.
4. Naydysh V. M. Concepts of moderne naturvidenskab - Moskva: Nauka, 1999. - 215s.
5. generel biologi. Ed. N. D. Lisova. - Minsk, 1999 - 190'erne.
6. Ponnamperuma S. Livets oprindelse. - Moskva: Mir, 1977. - 234s.
7. Vologodin A. G. Livets oprindelse på Jorden. - Moskva: Viden, 1970. - 345s.
8. Ignatov A.I. Problemet med livets oprindelse. - Moskva: Sovjetrusland, 1962. - 538s.
9. Bernal J. Livets fremkomst. - Moskva: Mir, 1969. - 650'erne.