Elu hüpoteesid. Elu tekkimine Maal: teooriad, hüpoteesid, kontseptsioonid

Munitsipaalharidusasutus

Keskkool nr 45

Elu tekke teooriad Maal

Esitatud : 11.b klassi õpilane

Nigmatullina Maria

Proveila : bioloogia õpetaja

Trapueva L.S.

Tšeljabinsk

2010. aasta

Sissejuhatus

Hüpoteesid elu tekke kohta

Genobioos ja holobioos

Oparin-Haldane'i teooria

RNA maailm kui kaasaegse elu eelkäija

Panspermia

Elu spontaanne põlvkond

Püsiseisundi teooria

Kreatsionism

Evolutsiooniteooria

Darwini teooria

Järeldus

Sissejuhatus

Teooriad Maa ja sellel asuva elu ning kogu universumi päritolu kohta on mitmekesised ja kaugeltki mitte usaldusväärsed. Püsiseisundi teooria kohaselt on universum eksisteerinud igavesti. Teiste hüpoteeside kohaselt võis Universum tekkida "Suure Paugu" tagajärjel neutronitest, sündida ühes mustas augus või olla Looja loodud. Vastupidiselt levinud arvamusele ei saa teadus ümber lükata teesi Universumi jumalikust loomisest, nagu ka teoloogilised vaated ei välista ilmtingimata võimalust, et elu omandas oma arengu käigus jooni, mida saab seletada loodusseaduste alusel. .

Hüpoteesid elu tekke kohta

Erinevatel aegadel esitati Maa elu tekke kohta järgmised hüpoteesid:

Biokeemilise evolutsiooni hüpotees

Panspermia hüpotees

Statsionaarse eluseisundi hüpotees

Spontaanse põlvkonna hüpotees

Teooriad spontaanne põlvkond Ja püsiseisund on ainult ajaloolise või filosoofilise huviga, kuna teadusuuringute tulemused on vastuolus nende teooriate järeldustega.

teooria panspermia ei lahenda fundamentaalset küsimust elu tekkest, vaid lükkab selle Universumi veelgi hägusamasse minevikku, kuigi seda ei saa välistada hüpoteesina elu alguse kohta Maal.

Genobioos ja holobioos

Sõltuvalt sellest, mida peetakse esmaseks, on elu päritolu küsimusele kaks metodoloogilist lähenemist:

Genobioos– metodoloogiline lähenemine elu tekke küsimusele, mis põhineb usul esmase geneetilise koodi omadustega molekulaarsüsteemi ülimuslikkusesse.

Holobioos- metodoloogiline lähenemine elu päritolu küsimusele, mis põhineb ideel struktuuride ülimuslikkusest, millel on võime elementaarseks metabolismiks ensümaatilise mehhanismi osalusel.

Oparin-Haldane'i teooria

1924. aastal avaldas tulevane akadeemik Oparin artikli “The Origin of Life”, mis tõlgiti 1938. aastal inglise keelde ja äratas huvi spontaanse põlvkonna teooria vastu. Oparin soovitas, et suure molekulmassiga ühendite lahustes võivad nad seda teha spontaanselt moodustuvad suurenenud kontsentratsiooniga tsoonid, mis on väliskeskkonnast suhteliselt eraldatud ja suudavad säilitada sellega vahetust. Ta helistas neile Koacervaadi tilgad või lihtsalt koacerveerib.

Tema teooria kohaselt võib protsessi, mis viis elu tekkeni Maal, jagada kolmeks etapiks:

Orgaaniliste ainete tekkimine

Valkude tekkimine

Valgukehade tekkimine

Astronoomilised uuringud näitavad, et nii tähed kui ka planeedisüsteemid tekkisid gaasist ja tolmust. Koos metallide ja nende oksiididega sisaldas see vesinikku, ammoniaaki, vett ja kõige lihtsamat süsivesinikku – metaani.

Valgustruktuuride moodustumise protsessi alguse tingimused loodi esmase ookeani ilmumise hetkest. Veekeskkonnas võivad süsivesinike derivaadid läbida keerulisi keemilisi muutusi ja muundumisi. Selle molekulide komplikatsiooni tulemusena võivad tekkida keerukamad orgaanilised ained, nimelt süsivesikud.

Teadus on tõestanud, et ultraviolettkiirte kasutamise tulemusena on võimalik kunstlikult sünteesida mitte ainult aminohappeid, vaid ka muid biokeemilisi aineid. Oparini teooria kohaselt võiks edasiseks sammuks valgukehade tekke suunas olla koacervaadi tilkade teke. Teatud tingimustel omandas orgaaniliste molekulide vesikiht selged piirid ja eraldas molekuli ümbritsevast lahusest. Veekihiga ümbritsetud molekulid ühinesid, moodustades multimolekulaarseid komplekse – koatservaate.

Koacervaadi tilgad võivad tekkida ka lihtsalt erinevate polümeeride segamisel. Sel juhul toimus polümeeri molekulide iseseisev kokkupanek multimolekulaarseteks moodustisteks - optilise mikroskoobi all nähtavateks tilkadeks.

Tilgad olid võimelised absorbeerima väljastpoolt tulevaid aineid nagu avatud süsteemid. Erinevate katalüsaatorite (sealhulgas ensüümide) kaasamisel koatservaadi tilkadesse toimusid neis mitmesugused reaktsioonid, eelkõige väliskeskkonnast tulevate monomeeride polümerisatsioon. Tänu sellele võivad tilgad suureneda mahu ja kaalu poolest ning jaguneda seejärel tütarkoosseisudeks. Seega võivad koatservaadid kasvada, paljuneda ja viia läbi ainevahetust.

Sarnaseid seisukohti väljendas ka Briti bioloog John Haldane.

Teooriat testis Stanley Miller 1953. aastal Miller-Urey eksperimendis. Ta asetas H 2 O, NH 3, CH 4, CO 2, CO segu suletud anumasse (joonis 1) ja hakkas läbi selle juhtima elektrilahendusi. Selgus, et tekivad aminohapped. Hiljem saadi erinevates tingimustes teisi suhkruid ja nukleotiide. Ta jõudis järeldusele, et evolutsioon võib toimuda lahusest faasiliselt eraldatud olekus (koatservaadid). Selline süsteem ei saa aga ennast taastoota.

Teooria oli õigustatud, välja arvatud üks probleem, mille ees olid peaaegu kõik elu tekke valdkonna eksperdid juba ammu silma kinni pigistanud. Kui spontaanselt, juhuslike mallivabade sünteeside kaudu tekkisid koatservaadis üksikud edukad valgumolekulide kujundused (näiteks tõhusad katalüsaatorid, mis annavad antud koatservaadile eelise kasvus ja paljunemises), siis kuidas saaks neid kopeerida jaotamiseks koatservaati ja veelgi enam järeltulijate koatservaatidele ülekandmiseks? Selgus, et teooria ei suuda pakkuda lahendust üksikute, juhuslikult ilmuvate tõhusate valgustruktuuride täpse paljunemise probleemile - koatservaadis ja põlvkondade kaupa. Siiski näidati, et abiogeenselt sünteesitud lipiididest võivad tekkida spontaanselt esimesed koatservaadid ja nad võivad astuda sümbioosse "eluslahustega" - isepaljunevate RNA molekulide kolooniatega, mille hulgas olid lipiidide sünteesi katalüüsivad ribosüümid ja selline kooslus on juba võimalik nimetada seda organismiks.

Aleksander Oparin (paremal) laboris

RNA maailm kui kaasaegse elu eelkäija

21. sajandiks on Oparin-Haldane'i teooria, mis eeldab valkude esialgset tekkimist, praktiliselt astunud kaasaegsemale. Selle väljatöötamise tõuke andis ribosüümide - ensümaatilise aktiivsusega RNA molekulide avastamine, mis on seetõttu võimelised ühendama funktsioone, mida reaalsetes rakkudes täidavad peamiselt valgud ja DNA eraldi, see tähendab biokeemiliste reaktsioonide katalüüsimine ja päriliku teabe salvestamine. Seega eeldatakse, et esimesed elusolendid olid RNA-organismid ilma valkude ja DNAta ning nende prototüüp võis olla autokatalüütiline tsükkel, mille moodustasid just need ribosüümid, mis on võimelised katalüüsima nende enda koopiate sünteesi.

Panspermia

Saksa teadlase G. Richteri 1865. aastal välja pakutud ja Rootsi teadlase Arrheniuse 1895. aastal lõplikult sõnastatud Panspermia teooria kohaselt võidi elu Maale tuua kosmosest. Maavälise päritoluga elusorganismid sisenevad kõige tõenäolisemalt koos meteoriitide ja kosmilise tolmuga. See oletus põhineb andmetel mõnede organismide ja nende eoste kõrge vastupidavuse kohta kiirgusele, kõrgele vaakumile, madalatele temperatuuridele ja muudele mõjudele. Siiski pole siiani usaldusväärseid fakte, mis kinnitaksid meteoriitidest leitud mikroorganismide maavälist päritolu. Kuid isegi kui nad jõuaksid Maale ja tekitaksid meie planeedil elu, jääks elu algupära küsimus vastuseta.

Francis Crick ja Leslie Orgel pakkusid 1973. aastal välja teise võimaluse – kontrollitud panspermia, st Maa (koos teiste planeetide süsteemidega) tahtlik "nakatamine" mikroorganismidega, mille on mehitamata kosmoselaevadele toimetanud arenenud tulnukate tsivilisatsioon, mis võis silmitsi seista. globaalset katastroofi või lootis lihtsalt terraformeerida teisi planeete tulevase koloniseerimise jaoks. Nad tõid oma teooria kasuks välja kaks peamist argumenti - geneetilise koodi universaalsus (teadaolevaid koodi teisi variatsioone kasutatakse biosfääris palju harvemini ja need erinevad vähe universaalsest) ja molübdeeni oluline roll mõnes ensüümis. Molübdeen on kogu päikesesüsteemis väga haruldane element. Autorite arvates võis algne tsivilisatsioon elada molübdeeniga rikastatud tähe lähedal.

Vastuväitele, et panspermia (sealhulgas kontrollitud) teooria ei lahenda elu tekke küsimust, esitasid nad järgmise argumendi: teist tüüpi meile tundmatutel planeetidel võib elu tekke tõenäosus olla esialgu suur. kõrgem kui Maal, näiteks kõrge katalüütilise aktiivsusega spetsiaalsete mineraalide olemasolu tõttu.

1981. aastal kirjutas F. Crick raamatu “Elu ise: selle päritolu ja olemus”, milles ta esitab kontrollitud panspermia hüpoteesi artiklis kirjeldatust üksikasjalikumalt ja populaarses vormis.

Elu spontaanne põlvkond

See teooria oli levinud Vana-Hiinas, Babüloonias ja Vana-Egiptuses alternatiivina kreatsionismile, millega see koos eksisteeris. Aristoteles (384–322 eKr), keda sageli kiideti bioloogia rajajana, säilitas elu spontaanse tekke teooria. Selle hüpoteesi kohaselt sisaldavad aine teatud "osakesed" teatud "toimeainet", mis sobivates tingimustes võib luua elusorganismi. Aristotelesel oli õigus, kui ta arvas, et see toimeaine sisaldub viljastatud munas, kuid ta arvas ekslikult, et seda leidub ka päikesevalguses, mudas ja mädanevas lihas.

Kristluse levikuga langes elu spontaanse tekke teooria soosingust välja, kuid see idee eksisteeris kusagil tagaplaanil veel palju sajandeid.

Kuulus teadlane Van Helmont kirjeldas katset, mille käigus ta väidetavalt lõi hiired kolme nädalaga. Selleks oli vaja määrdunud särki, tumedat kappi ja peotäit nisu. Van Helmont pidas inimese higi aktiivseks aineks hiire genereerimise protsessis.

1688. aastal lähenes Itaalia bioloog ja arst Francesco Redi elu tekke probleemile rangemalt ja seadis kahtluse alla spontaanse genereerimise teooria. Redi avastas, et mädanevale lihale ilmuvad väikesed valged ussid on kärbsevastsed. Pärast rea katseid sai ta andmeid, mis toetasid ideed, et elu saab tekkida ainult eelmisest elust (biogeneesi mõiste).

Need katsed aga ei viinud spontaanse genereerimise ideest loobumiseni ja kuigi see idee jäi mõnevõrra tagaplaanile, jäi see siiski elu tekke peamiseks versiooniks.

Kui näis, et Redi katsed lükkasid ümber kärbeste spontaanse tekke, siis Antonie van Leeuwenhoeki varajased mikroskoopilised uuringud tugevdasid teooriat, kuna seda rakendati mikroorganismide suhtes. Leeuwenhoek ise ei laskunud vaidlustesse biogeneesi ja spontaanse põlvkonna pooldajate vahel, kuid tema vaatlused mikroskoobi all andsid toitu mõlemale teooriale.

1860. aastal võttis prantsuse keemik Louis Pasteur käsile elu päritolu probleemi. Oma katsetega tõestas ta, et baktereid leidub kõikjal ja elutuid materjale võivad elusolendid kergesti saastada, kui neid korralikult ei steriliseerita. Teadlane keetis vees erinevaid keskkondi, milles võisid tekkida mikroorganismid. Täiendava keetmisega surid mikroorganismid ja nende eosed. Pasteur kinnitas vaba otsaga suletud kolvi S-kujulise toru külge. Mikroorganismide eosed settisid kõverale torule ega suutnud toitainekeskkonda tungida. Hästi keedetud toitekeskkond jäi steriilseks, elu algust selles ei tuvastatud, vaatamata õhu juurdepääsu tagamisele.

Rea katsete tulemusena tõestas Pasteur biogeneesi teooria paikapidavust ja lükkas lõpuks ümber spontaanse genereerimise teooria.

Püsiseisundi teooria

Püsiseisundi teooria kohaselt ei tekkinud Maa kunagi, vaid eksisteeris igavesti; see oli alati võimeline elu toetama ja kui see muutus, siis oli seda väga vähe. Selle versiooni järgi ei tekkinud ka liike, nad olid alati olemas ja igal liigil on ainult kaks võimalust - kas arvukuse muutumine või väljasuremine.

Statsionaarse oleku hüpotees on aga põhimõtteliselt vastuolus kaasaegse astronoomia andmetega, mis näitavad mis tahes tähtede piiratud eluiga ja vastavalt ka tähtede ümbritsevaid planeedisüsteeme. Kaasaegsete hinnangute kohaselt, võttes arvesse radioaktiivse lagunemise kiirusi, on Maa, Päikese ja Päikesesüsteemi vanus ~4,6 miljardit aastat. Seetõttu ei võta akadeemiline teadus seda hüpoteesi tavaliselt arvesse.

Selle teooria pooldajad ei tunnista, et teatud fossiilsete jäänuste olemasolu või puudumine võib viidata konkreetse liigi ilmumise või väljasuremise ajale, ning toovad näitena sagaruimelise kala esindaja – koelakanti (coelacanth). Paleontoloogiliste andmete kohaselt surid sagaruimelised välja kriidiajastu lõpul. Seda järeldust tuli aga uuesti kaaluda, kui Madagaskari piirkonnast leiti sagaruimede elusaid esindajaid. Püsiseisundi teooria pooldajad väidavad, et ainult elusaid liike uurides ja neid fossiilsete jäänustega võrreldes saab teha järelduse väljasuremise kohta ja isegi siis on väga tõenäoline, et see on vale. Kasutades paleontoloogilisi andmeid püsiseisundi teooria toetamiseks, tõlgendavad selle pooldajad fossiilide ilmumist ökoloogiliselt. Näiteks seletavad nad fossiilse liigi äkilist ilmumist teatud kihti tema populatsiooni suuruse suurenemise või liikumisega säilmete säilitamiseks soodsatesse kohtadesse.

Kreatsionism

Kreatsionism (inglise keelest. looming- loomine) on religioosne ja filosoofiline kontseptsioon, mille raames peetakse kogu orgaanilise maailma, inimkonna, planeedi Maa ja ka maailma kui terviku mitmekesisust mõne kõrgeima olendi või jumaluse tahtlikult loodud. teooria kreatsionism, viidates vastuse küsimusele elu päritolu religioonile (elu loomine Jumala poolt), jääb Popperi kriteeriumi järgi väljapoole teadusliku uurimise valdkonda (kuna see on ümberlükkamatu: teaduslike meetoditega on võimatu tõestada, et Jumal ei loonud elu ja et Jumal lõi selle). Lisaks ei anna see teooria rahuldavat vastust küsimusele ülima olendi enda tekkimise ja olemasolu põhjuste kohta, postuleerides tavaliselt lihtsalt selle algusetuse.

Evolutsiooniteooria

Seni peeti teadus- ja üldhariduslikus keskkonnas evolutsiooniteooriat peamiseks teooriaks elu tekke kohta Maal kogu selle mitmekesisuses. See teooria tekkis Darwini perekonna tööst: arst, loodusteadlane ja poeet Erasmus Darwin (1731-1802), kes pakkus välja evolutsiooniteooria 1790. aastatel, ja eriti tema loodusteadlasest lapselaps Charles Darwin (1809-1882), kes avaldas aastal 1859 tema nüüdseks kuulus raamat “Liikide päritolust loodusliku valiku vahenditega ehk soodustõugude säilitamisest eluvõitluses”.
Evolutsiooniteooria, mida sageli nimetatakse Darwini teooriaks või Darvinismiks, ei tekkinud tühja koha pealt. Darwini ajaks oli Emmanuel Kanti kosmoloogiline teooria tema lõpmatu universumiga ruumis ja ajas, alludes Isaac Newtoni kirjeldatud mehaanikaseadustele, muutunud üldtunnustatud. Lisaks kinnitas inglise teadlane Charles Lyell (1797-1875) 18. sajandi teadlase Jason Huttoni (1726-1797) välja pakutud nn uniformitarismi teooriat, mille kohaselt tekkis Maa miljonite aastate jooksul selle tulemusena. aeglastest ja järkjärgulistest protsessidest, mis toimuvad ka tänapäeval. Lyell põhjendas seda järeldust aastatel 1830–1833 ilmunud raamatu “Geoloogia põhialuste” kolmes köites.
Nii loodi evolutsiooniteooria vundament, millele Charles Darwin lõi oma teooria harmoonilise ehitise, avaldades raamatud: "Liikide päritolu", "Koduloomade ja kultuurtaimede muutus", "Inimese põlvnemine". ja seksuaalne valik” ja teised

Darwini teooria

Darwini järgi on evolutsioon, s.o. Maa orgaanilise maailma arengulugu kulgeb kolme peamise teguri – varieeruvuse, pärilikkuse ja loodusliku valiku – koosmõju tulemusena. Tänu nendele teguritele koguvad organismid arenguprotsessi käigus uusi kohanemisomadusi, mis lõpuks viib uute liikide tekkeni.
Darwini teooria toetuseks pakuti kohe välja kaks argumenti: vestigiaalsed organid ja embrüonaalse rekapitulatsiooni teooria.
Nii koostati nimekiri 180 inimese rudimendist - organitest, mis kaotasid oma eesmärgi arenedes madalamatest vormidest, s.o. elundid, mida inimene enam ei vaja ja mida saab eemaldada. Neid jääke (näiteks pimesoole) uurides aga jätsid teadlased loendist välja elundi elundi järel, kuni nad kõik ära kriipsutasid. Pärast 100 aastat ei pea füsioloogid ühtegi inimorganit kasutuks.
Üsna pea suri pikaks ajaks välja ka Darwini õpetuste toetaja ja propageerija saksa zooloogi Ernst Haeckeli 1868. aastal välja pakutud embrüonaalse rekapitulatsiooni teooria. See teooria põhineb inimese ja koera embrüote näilisel sarnasusel 4 nädala vanuses, samuti nn lõpuselõhede ja saba olemasolul inimese embrüos.
Tegelikult selgus, et Haeckel võltsis illustratsioonid (retušeeris), mille puhul Jena ülikooli akadeemiline nõukogu leidis, et Haeckel on teaduspettuses süüdi ja tema teooria alusetu. Kuid NSV Liidus, peaaegu enne selle kokkuvarisemist, esitati õpikutes järjekindlalt embrüote pilte, mis väidetavalt kinnitasid rekapitulatsiooni teooriat, mida ülejäänud maailma embrüoloogid on ammu tagasi lükanud.

Järeldus

Paljud neist "teooriatest" ja nende pakutud selgitused olemasoleva liigirikkuse kohta kasutavad samu andmeid, kuid rõhutavad selle erinevaid aspekte. Teaduslikud teooriad võivad olla ühest küljest ülifantastilised ja teisest küljest üliskeptilised. Selles raamistikus võivad koha leida ka teoloogilised kaalutlused, olenevalt nende autorite usulistest vaadetest. Üks peamisi lahkarvamusi oli ka Darwini-eelsel ajal küsimus teaduslike ja teoloogiliste eluloovaadete vahekorrast.

(9) elu peal Maa ajaloolises minevikus selle tulemusena... tohutul hulgal erinevaid hüpoteese ja teooriad esinemise põhjuse kohta elu peal Maa, ükski neist...

Elu on suurim ime, mis meie planeedil eksisteerib. Selle uurimise probleemidega tegelevad praegu mitte ainult bioloogid, vaid ka füüsikud, matemaatikud, filosoofid ja teised teadlased. Muidugi on kõige keerulisem mõistatus elu päritolu Maal.

Teadlased vaidlevad endiselt selle üle, kuidas see juhtus. Kummalisel kombel on filosoofia andnud selle nähtuse uurimisse olulise panuse: see teadus võimaldab teha õigeid järeldusi, võttes kokku tohutul hulgal teavet. Millised versioonid juhivad tänapäeval teadlasi kogu maailmas? Siin on praegused teooriad elu tekke kohta Maal:

• Spontaanse põlvkonna mõiste.
• Kreatsionism ehk jumaliku loomise teooria.
• Statsionaarse oleku põhimõte.
• Panspermia, mille pooldajad väidavad iga planeedi loomulikku "tootlikkust", kus on olemas sobivad tingimused. Eelkõige töötas selle idee kunagi välja tuntud akadeemik Vernadsky.
• Biokeemiline evolutsioon vastavalt A.I. Oparinile.

Vaatleme kõiki neid teooriaid elu tekke kohta Maal veidi üksikasjalikumalt.

Materialism ja idealism

Juba keskajal ja varem, araabia maailmas, eeldasid mõned teadlased isegi oma eluga riskides, et maailm võib tekkida teatud looduslike protsesside tulemusena, ilma jumaliku olemuse osaluseta. Need olid esimesed materialistid. Sellest lähtuvalt peeti idealistlikeks kõiki teisi seisukohti, mis nägid ette jumaliku sekkumise kõigi asjade loomisesse. Sellest lähtuvalt on nendest kahest positsioonist täiesti võimalik kaaluda elu päritolu Maal.

Kreatsionistid väidavad, et elu võis luua ainult Jumal, samas kui materialistid propageerivad teooriat esimeste orgaaniliste ühendite ja elu tekkimisest anorgaanilistest ainetest. Nende versioon põhineb nende protsesside mõistmise keerukusel või võimatusel, mille tulemuseks oli elu selle tänapäevasel kujul. Huvitaval kombel toetab kaasaegne kirik seda hüpoteesi vaid osaliselt. Kõige teadlasesõbralikumate tegelaste seisukohalt on tõesti võimatu mõista Looja põhiplaani, kuid me saame kindlaks teha nähtused ja protsessid, mille tõttu elu tekkis. See on aga tõeliselt teaduslikust lähenemisest veel väga kaugel.

Praegu valitseb materialistlik vaatenurk. Kuid nad ei esitanud alati kaasaegseid teooriaid elu tekke kohta. Seega oli hüpotees, et elu tekkimine ja areng Maal toimus spontaanselt, alguses populaarne ning selle nähtuse toetajaid leiti juba 19. sajandi alguses.

Selle kontseptsiooni pooldajad väitsid, et on olemas teatud looduslikud seadused, mis määravad anorgaaniliste ühendite meelevaldse ülemineku orgaanilisteks ühenditeks koos järgneva meelevaldse elu tekkega. See hõlmab ka teooriat "homunculuse", tehisinimese loomisest. Üldiselt peavad mõned “eksperdid” elu spontaanset tekkimist Maal ikka tõsiselt... Hea, et räägitakse bakteritest ja viirustest.

Muidugi osutus see lähenemine hiljem valeks, kuid see mängis olulist rolli, pakkudes tohutul hulgal väärtuslikku empiirilist materjali. Pange tähele, et elu iseseisva päritolu versiooni lõplik tagasilükkamine toimus alles 19. sajandi keskel. Põhimõtteliselt tõestas sellise protsessi võimatust Louis Pasteur. Selle eest sai teadlane isegi märkimisväärse preemia Prantsuse Teaduste Akadeemialt. Peagi kerkivad esile peamised teooriad elu tekke kohta Maal, mida allpool kirjeldame.

Akadeemik Oparini teooria

Kaasaegsed ideed elu tekke kohta Maal põhinevad teoorial, mille esitas koduteadlane akadeemik Oparin 1924. aastal. Ta lükkas ümber Redi põhimõtte, mis rääkis orgaaniliste ainete ainult biogeense sünteesi võimalikkusest, viidates, et see kontseptsioon kehtib vaid asjade hetkeseisu kohta. Teadlane märkis, et meie planeet oli oma eksisteerimise alguses hiiglaslik kivine pall, millel põhimõtteliselt orgaanilist ainet ei olnud.

Oparini hüpotees oli, et elu tekkimine planeedil Maa on pikaajaline biokeemiline protsess, mille tooraineks on tavalised ühendid, mida leidub igal planeedil. Akadeemik pakkus, et nende ainete üleminek keerulisemateks oli võimalik ülitugevate füüsikaliste ja keemiliste tegurite mõjul. Oparin oli esimene, kes esitas hüpoteesi orgaaniliste ja anorgaaniliste ühendite pideva muutumise ja vastasmõju kohta. Ta nimetas seda "biokeemiliseks evolutsiooniks". Allpool on Oparini järgi Maa elu tekke peamised etapid.

Keemilise evolutsiooni etapp

Umbes neli miljardit aastat tagasi, kui meie planeet oli tohutu ja elutu kivim kosmosesügavuses, toimus selle pinnal juba süsinikuühendite mittebioloogiline sünteesiprotsess. Sel perioodil eraldasid vulkaanid titaanilises koguses laavat ja kuumi gaase. Primaarses atmosfääris jahtudes muutusid gaasid pilvedeks, millest sadas lakkamatult paduvihma. Kõik need protsessid toimusid miljonite aastate jooksul. Aga vabandust, millal sai elu tekkimine Maal alguse?

Samal ajal tekkisid hoovihmad tohutud esmased ookeanid, mille veed olid sooladest äärmiselt küllastunud. Sinna jõudsid esimesed orgaanilised ühendid, mille teke toimus atmosfääris tugevate elektrilahenduste ja UV-kiirguse mõjul. Järk-järgult suurenes nende kontsentratsioon, kuni mered muutusid omamoodi peptiididest küllastunud puljongiks. Mis aga edasi sai ja kuidas sellest “supist” esimesed rakud tekkisid?

Valguühendite, rasvade ja süsivesikute moodustumine

Ja alles teises etapis ilmuvad "puljongis" tõelised valgud ja muud ühendid, millest elu ehitatakse. Tingimused Maal pehmenesid, ilmusid süsivesikud, valgud ja rasvad, esimesed biopolümeerid ja nukleotiidid. Nii tekkisid koacervaadi tilgad, mis olid pärisrakkude prototüübiks. Jämedalt öeldes nimetati seda valkude, rasvade ja süsivesikute tilkadele (nagu supis). Need moodustised võisid absorbeerida ja absorbeerida neid aineid, mis olid lahustunud primaarsete ookeanide vetes. Samal ajal toimus omamoodi evolutsioon, mille tulemuseks olid keskkonnamõjudele suurenenud vastupidavuse ja stabiilsusega tilgad.

Esimeste rakkude välimus

Tegelikult muutus see amorfne moodustis kolmandas etapis millekski "tähenduslikumaks". See tähendab, et elusrakk, mis on võimeline ise paljunema. Tilkade loomulik valik, millest me eespool juba rääkisime, muutus üha rangemaks. Esimestel "arenenud" koatservaatidel oli juba, ehkki primitiivne, ainevahetus. Teadlased viitavad sellele, et teatud suuruse saavutanud tilk lagunes väiksemateks koosseisudeks, millel olid kõik emaraku tunnused.

Järk-järgult tekkis koacervaadi südamiku ümber lipiidide kiht, mis tekitas täisväärtusliku rakumembraani. Nii tekkisid esmased rakud ehk arherakud. Just seda hetke võib õigustatult pidada elu alguseks Maal.

Kas orgaanilise aine mittebioloogiline süntees on reaalne?

Mis puudutab hüpoteesi elu tekke kohta Maal Oparinist... Paljudel tekib kohe küsimus: "Kui realistlik on looduslikes tingimustes orgaanilise aine moodustumine anorgaanilisest ainest?" Selliseid mõtteid on olnud paljudel uurijatel!

1953. aastal modelleeris Ameerika teadlane Miller Maa ürgset atmosfääri koos selle uskumatute temperatuuride ja elektrilahendustega. Sellesse söötmesse pandi lihtsad anorgaanilised ühendid. Selle tulemusena tekkisid seal äädik- ja sipelghape ning muud orgaanilised ühendid. Nii toimus elu tekkimine Maal. Lühidalt võib seda protsessi iseloomustada filosoofilise seadusega "Kvantiteeti üleminek kvaliteediks". Lihtsamalt öeldes omandavad need ühendid teatud koguse valkude ja muude ainete akumuleerumisel esmases ookeanis erinevaid omadusi ja võime iseorganiseeruda.

Oparini teooria tugevused ja nõrkused

Meie poolt käsitletud kontseptsioonil pole mitte ainult tugevaid, vaid ka nõrku kohti. Teooria tugevuseks on selle loogika ja eksperimentaalne kinnitus orgaaniliste ühendite abiootilisele sünteesile. Põhimõtteliselt võib see olla elu tekkeks ja arenguks Maal. Suur nõrkus on tõsiasi, et seni ei ole keegi suutnud selgitada, kuidas koatservaadid suutsid degenereeruda keeruliseks bioloogiliseks struktuuriks. Isegi teooria pooldajad tunnistavad, et üleminek valgu-rasva tilgast täisväärtuslikule rakule on väga kaheldav. Ilmselt jääme millestki ilma, kui ei võta arvesse meile tundmatuid tegureid. Praegu tunnistavad kõik teadlased, et toimus mingi järsk hüpe, mille tulemusena sai võimalikuks aine iseorganiseerumine. Kuidas see üldse juhtuda sai? Siiani on selgusetu... Millised teised peamised teooriad elu tekke kohta Maal eksisteerivad?

Panspermia ja püsiseisundi teooria

Nagu me juba ütlesime, toetas ja propageeris seda versiooni omal ajal palavalt kuulus akadeemik Vernadsky. Üldiselt ei saa panspermia teooriat käsitleda statsionaarse oleku mõistest eraldiseisvana, kuna nad käsitlevad elu tekke põhimõtet samast vaatenurgast. Te peaksite teadma, et selle kontseptsiooni pakkus esmakordselt välja sakslane Richter 19. sajandi lõpus. 1907. aastal toetas teda Rootsi teadlane Arrhenius.

Teadlased, kes järgivad seda kontseptsiooni, usuvad, et elu lihtsalt eksisteeris universumis ja jääb alati eksisteerima. See kandub planeedilt planeedile komeetide ja meteoriitide abil, mis mängivad omapäraste "seemnete" rolli. Selle teooria puuduseks on see, et universum ise tekkis arvatavasti umbes 15-25 miljardit aastat tagasi. See ei näe üldse välja nagu Eternity. Arvestades, et potentsiaalselt elu tekkeks sobivad planeedid on kordades väiksemad kui tavalised kivised planetoidid, on täiesti loomulik, et tekib küsimus: “Millal ja kus tekkis elu ning kuidas levis ta sellise kiirusega üle Universumi? võttes arvesse ebareaalseid vahemaid?"

Tuleb meeles pidada, et meie planeedi vanus ei ületa 5 miljardit aastat. Komeedid ja asteroidid lendavad palju aeglasemalt kui valguse kiirus, nii et neil ei pruugi olla piisavalt aega Maale elu "seemnete" istutamiseks. Panspermia pooldajad viitavad sellele, et teatud seemned (näiteks mikroorganismide eosed) kanduvad sobiva kiirusega “valguskiirtel”... Kuid aastakümnete pikkune kosmoseaparaat on võimaldanud tõestada, et kosmoses on üsna vähe vabu osakesi. Selle elusorganismide leviku meetodi tõenäosus on liiga väike.

Mõned teadlased viitavad tänapäeval, et iga eluks sobiv planeet võib lõpuks moodustada valgukehi, kuid selle protsessi mehhanism on meile teadmata. Teised teadlased väidavad, et universumis on võib-olla mõned "hällid", planeedid, millel võib tekkida elu. Kõlab muidugi nagu mingi ulme... Samas, kes teab. Viimastel aastatel on siin ja välismaal hakanud tasapisi kujunema teooria, mille sätted räägivad algselt ainete aatomitesse kodeeritud infost...

Väidetavalt annavad need andmed just tõuke, mis viib kõige lihtsamate koatservaatide muutumiseni arherakkudeks. Kui mõelda loogiliselt, siis see on sama teooria elu spontaansest tekkest Maal! Üldiselt on panspermia mõistet raske pidada terviklikuks teaduslikuks väitekirjaks. Selle pooldajad saavad vaid öelda, et elu toodi Maale teistelt planeetidelt. Aga kuidas see seal tekkis? Sellele pole vastust.

"Kingitus" Marsilt?

Tänapäeval on kindlalt teada, et Punasel planeedil oli tõepoolest vett ja seal olid kõik valgulise elu arenguks soodsad tingimused. Seda kinnitavad andmed saadi tänu tööle korraga kahe maanduri pinnal: Spirit ja Curiosity. Kuid teadlased vaidlevad endiselt kirglikult: kas seal oli elu? Fakt on see, et samadelt kulguritelt saadud teave näitab lühiajalist (geoloogilises aspektis) vee olemasolu sellel planeedil. Kui suur on tõenäosus, et põhimõtteliselt õnnestus seal areneda täisväärtuslikud valguorganismid? Jällegi, sellele küsimusele pole vastust. Jällegi, isegi kui elu tuli meie planeedile Marsilt, ei seleta see kuidagi selle arenguprotsessi seal (millest oleme juba kirjutanud).

Niisiis, oleme uurinud elu tekke põhimõisteid Maal. Millised neist on täiesti tõesed, pole teada. Probleem on selles, et pole veel ühtegi eksperimentaalselt kinnitatud testi, mis võiks kinnitada või ümber lükata vähemalt Oparini kontseptsiooni, rääkimata muudest teesidest. Jah, me saame sünteesida valke ilma probleemideta, kuid me ei saa valgu elujõudu. Seega on teadlastel tööd varuks paljudeks aastakümneteks.

On veel üks probleem. Fakt on see, et me otsime intensiivselt süsinikupõhist elu ja püüame aru saada, kuidas see täpselt tekkis. Mis siis, kui elu mõiste on palju laiem? Mis siis, kui see võiks põhineda ränil? Põhimõtteliselt ei ole see seisukoht keemia ja bioloogia põhimõtetega vastuolus. Nii et teel vastuste leidmise poole puutume kokku üha uute küsimustega. Praegu on teadlased esitanud mitu fundamentaalset teesi, millest juhindudes otsivad inimesed potentsiaalselt elamiskõlblikke planeete. Siin nad on:

• Planeet peaks tiirlema ​​tähe ümber nn mugavustsoonis: selle pind ei tohiks olla liiga kuum ega liiga külm. Põhimõtteliselt vastavad sellele nõudele igas tähesüsteemis vähemalt üks või kaks planeeti (eelkõige Maa ja Marss).
• Sellise keha mass peaks olema keskmine (Maa suurusest poolteist korda suurem). Liiga suurtel planeetidel on kas ebareaalselt suur gravitatsioon või need on gaasihiiglased.
• Enam-vähem hästi organiseeritud elu saab eksisteerida vaid üsna vanade tähtede läheduses (vähemalt kolm kuni neli miljardit aastat).
• Täht ei tohiks oma parameetreid tõsiselt muuta. Valgete kääbuste või punaste hiiglaste lähedusest on mõttetu elu otsida: kui see seal oleks, oleks see ülimalt ebasoodsate keskkonnatingimuste tõttu ammu surnud.
• Soovitav on, et tähesüsteem oleks üksik. Põhimõtteliselt on kaasaegsed teadlased sellele väitekirjale vastu. Võimalik, et kahendsüsteem, mille vastasotstes paiknevad kaks tähte, võib sisaldada veelgi rohkem potentsiaalselt elamiskõlblikke planeete. Pealegi räägitakse tänapäeval üha enam sellest, et kusagil Päikesesüsteemi äärealadel on gaasi-tolmupilv, sündimata teise Päikese eelkäija.

Lõplikud järeldused

Niisiis, mida me saame kokkuvõtteks öelda? Esiteks puuduvad meil kiiresti andmed täpsete keskkonnatingimuste kohta vastloodud Maa peal. Selle teabe saamiseks tuleks ideaalis jälgida planeedi arengut, mis on muus osas meie omaga sarnane. Lisaks on teadlastel endiselt raske täpselt öelda, millised tegurid stimuleerivad koacervaatsete arhekapellide üleminekut täisväärtuslikeks rakkudeks. Võib-olla annavad mõned vastused edasised põhjalikud uuringud elusolendite genoomi kohta.

VALGEVENE VABARIIGI HARIDUSMINISTEERIUM

BSPU IM. M. TANK

ERIPEADUSTEADUSKOND

DEFEKTOLOOGIA ALUSTE OSAKOND

Essee

distsipliinis "Loodusteadus"

teemal:

"Peamised hüpoteesid elu tekke kohta Maal."

Esitatud:

101. rühma 1. kursuse õpilane

kirjavahetusosakond (eelarveline

koolituse vorm)

………Irina Anatoljevna

SISSEJUHATUS………………………………………………………………………………..1

1. KREATSIOONISM………………………………………………………………….1

2. PÜSIOLEKU TEOORIA…………..……………….….2

3. SPONTAANSE GENERATSIOONI TEOORIA…………..…3

4. PANSPERMIA TEOORIA…………………………………………………………......7

5. A.I. OPARINI TEOORIA……………………………………………..……10

6. KAASAEGSED VAADUSED MAA ELU ALGTULE…………………………………………………………………………………………………..

KOKKUVÕTE…………………………………………………………………..14

KIRJANDUS …………………………………………………………………………15

SISSEJUHATUS

Elu tekkeprobleem Maal ja selle olemasolu võimalikkus teistes Universumi piirkondades on pikka aega pälvinud nii teadlaste ja filosoofide kui ka tavainimeste tähelepanu. Viimastel aastatel on huvi selle “igavese probleemi” vastu märkimisväärselt kasvanud.

Selle põhjuseks on kaks asjaolu: esiteks on olulised edusammud mateeria evolutsiooni teatud etappide laboratoorses modelleerimises, mis viisid elu tekkeni, ja teiseks kosmoseuuringute kiire areng, mis paneb otse otsima mis tahes eluvorme. Päikesesüsteemi planeedid on üha realistlikumad ja tulevikus veelgi enam.

Elu päritolu on üks müstilisemaid küsimusi, millele ammendavat vastust tõenäoliselt kunagi ei saa. Paljud hüpoteesid ja isegi teooriad elu tekke kohta, mis selgitavad selle nähtuse erinevaid aspekte, ei suuda siiani ületada olulist asjaolu - eksperimentaalselt kinnitada elu ilmumise fakti. Kaasaegsel teadusel pole otseseid tõendeid selle kohta, kuidas ja kus elu tekkis. Seal on ainult loogilised konstruktsioonid ja mudelikatsetega saadud kaudsed tõendid ning andmed paleontoloogia, geoloogia, astronoomia jne valdkonnast.

Teooriad elu tekke kohta Maal on mitmekesised ja kaugeltki mitte usaldusväärsed. Kõige levinumad teooriad elu tekke kohta Maal on järgmised:

1. Elu lõi üleloomulik olend (Looja) kindlal ajal (kreatsionism).

2. Elu on alati eksisteerinud (statsionaarse oleku teooria).

3. Elu tekkis korduvalt elutust ainest (iseeneslik põlvkond).

4. Elu toodi meie planeedile väljastpoolt (panspermia).

5. Elu tekkis protsesside tulemusena, mis alluvad keemilistele ja füüsikalistele seadustele (biokeemiline evolutsioon).

1. KREATSIOONISM.

Kreatsionism (ladinakeelsest sõnast creaсio - loomine) on filosoofiline ja metodoloogiline kontseptsioon, mille raames käsitletakse kogu orgaanilise maailma, inimkonna, planeedi Maa ja ka kogu maailma mitmekesisust mõne üliolendi tahtlikult loodudna. (Looja) või jumal. Selle seisukoha kohta puuduvad teaduslikud tõendid: religioonis mõistetakse tõde jumaliku ilmutuse ja usu kaudu. Arvatakse, et maailma loomise protsess on toimunud ainult üks kord ja seetõttu on see vaatlusele kättesaamatu.

Kreatsionismi teooriast peavad kinni peaaegu kõigi levinumate usuõpetuste järgijad (eriti kristlased, moslemid, juudid). Selle teooria kohaselt viitab elu tekkimine mingile konkreetsele üleloomulikule sündmusele minevikus, mida saab arvutada. 1650. aastal arvutas Armaghi (Iirimaa) peapiiskop Usher, et Jumal lõi maailma oktoobris 4004 eKr. e. ja lõpetas oma töö 23. oktoobril kell 9, luues inimese. Asher sai selle kuupäeva, liites kokku kõigi Piibli genealoogias mainitud inimeste vanused Aadamast Kristuseni ("kes kelle sünnitas"). Aritmeetilisest vaatenurgast on see loogiline, kuid see tähendab, et Aadam elas ajal, mil, nagu näitavad arheoloogilised leiud, oli Lähis-Idas juba hästi arenenud linnatsivilisatsioon.

Traditsiooniline juudi-kristlik nägemus loomisest, nagu see on sätestatud 1. Moosese raamatus, on olnud ja on jätkuvalt vastuoluline. Olemasolevad vastuolud ei lükka aga loomingu mõistet ümber. Loomise hüpoteesi ei saa tõestada ega ümber lükata ja see eksisteerib alati koos elu tekke teaduslike hüpoteesidega.

Kreatsionismi peetakse Jumala loominguks. Kuid praegu peavad mõned seda kõrgelt arenenud tsivilisatsiooni tegevuse tulemuseks, mis loob erinevaid eluvorme ja jälgib nende arengut.

2. STIATSAARSSE SEISUKORRA TEOORIA.

Selle teooria kohaselt ei tekkinud Maa kunagi, vaid eksisteeris igavesti; see oli alati võimeline elu toetama ja kui see muutus, siis oli seda väga vähe. Selle versiooni järgi ei tekkinud ka liike, nad olid alati olemas ja igal liigil on ainult kaks võimalust - kas arvukuse muutumine või väljasuremine.

Kaasaegsete hinnangute kohaselt on Maa vanus radioaktiivse lagunemise kiiruse põhjal 4,6 miljardit aastat. Täiustatud dateerimismeetodid annavad Maa vanusele üha kõrgemaid hinnanguid, pannes püsiseisundi teooria pooldajad uskuma, et Maa on alati eksisteerinud.

Selle teooria pooldajad ei tunnista, et teatud fossiilsete jäänuste olemasolu või puudumine võib viidata konkreetse liigi ilmumise või väljasuremise ajale, ning toovad näitena sagaruimelise kala esindaja – koelakanti (coelacanth). Usuti, et lobuimkala (coelacanth) oli üleminekuvorm kaladest kahepaiksetele ja suri välja 60-90 miljonit aastat tagasi (kriidiajastu lõpus). Seda järeldust tuli aga revideerida, kui 1939. aastal saare ranniku lähedal. Madagaskaril püüti esimene elus koelakant ja seejärel teised isendid. Seega ei ole koelakant üleminekuvorm.

Leiti ka palju teisi väljasurevaks peetud loomi, näiteks lingula – väike mereloom, kes arvati välja surnud 500 miljonit aastat tagasi, on tänapäeval elus ja nagu teisedki "elusad fossiilid": solendon - võsa, tuatara - a. sisalik. Miljoneid aastaid pole neis toimunud mingeid evolutsioonilisi muutusi.

Teine näide eksiarvamusest on Archeopteryx – olend, mis ühendab linde ja roomajaid, üleminekuvorm teel roomajate lindudeks muutmisel. Kuid 1977. aastal avastati Coloradost lindude fossiilid, mille vanus on võrdeline Archeopteryxi jäänuste vanusega ja isegi ületab selle, s.o. see ei ole üleminekuvorm.

Püsiseisundi teooria pooldajad väidavad, et ainult elusaid liike uurides ja neid fossiilsete jäänustega võrreldes saab teha järelduse väljasuremise kohta ja isegi siis on väga tõenäoline, et see on vale. Kasutades paleontoloogilisi andmeid püsiseisundi teooria toetamiseks, tõlgendavad selle pooldajad fossiilide ilmumist ökoloogiliselt.

Näiteks seletavad nad fossiilse liigi äkilist ilmumist teatud kihti tema populatsiooni suuruse suurenemise või liikumisega säilmete säilitamiseks soodsatesse kohtadesse.

Suur osa selle teooria argumendist on seotud evolutsiooni ebaselgete aspektidega, nagu fossiilsete rekordite katkemise olulisus, ja just sellel viisil on seda kõige ulatuslikumalt välja töötatud.

Püsiseisundi hüpoteesi nimetatakse mõnikord eternismi hüpoteesiks (ladina keelest eternus - igavene). Eternismi hüpoteesi esitas Saksa teadlane W. Preyer 1880. aastal.

Preyeri seisukohti toetas biosfääri doktriini autor akadeemik Vladimir Ivanovitš Vernadski (1864 - 1945). Vernadski uskus, et elu on sama igavene kosmose alus, milleks on aine ja energia. "Me teame ja teame seda ka teaduslikult," rõhutas ta, "et Kosmos ei saa eksisteerida ilma mateeria ja energiata. Ja kas kosmose, inimmõistusele ligipääsetava universumi ehitamiseks on piisavalt ainet, isegi ilma eluavalduseta? Ta vastas sellele küsimusele eitavalt, viidates konkreetselt teaduslikele faktidele, mitte aga isiklikele sümpaatiatele, filosoofilistele või usulistele tõekspidamistele. “...Me saame rääkida elu igavikulisusest ja selle organismide ilmingutest, nii nagu me saame rääkida taevakehade materiaalse substraadi igavikulisusest, nende soojuslikest, elektrilistest, magnetilistest omadustest ja nende ilmingutest. Sellest vaatenurgast on elu alguse küsimus sama kaugel teaduslikust uurimistööst kui küsimus mateeria, soojuse, elektri, magnetismi ja liikumise algusest.

Lähtudes ideest biosfäärist kui maisest, kuid samal ajal ka kosmilisest mehhanismist, sidus Vernadsky selle kujunemise ja evolutsiooni Kosmose organiseerimisega. "Meile saab selgeks," kirjutas ta, "et elu on kosmiline, mitte puhtalt maise nähtus." Vernadski kordas seda mõtet mitu korda: „... kosmoses ei olnud elu algust, mida me jälgime, kuna sellel Kosmosel polnud algust. Elu on igavene, sest Kosmos on igavene.

3. SPONTAANSE GENERATSIOONI TEOORIA.

See teooria oli levinud Vana-Hiinas, Babüloonias ja Egiptuses alternatiivina kreatsionismile, millega see koos eksisteeris. Kõigi aegade ja kõigi rahvaste usuõpetuses omistati eluilming tavaliselt jumaluse ühele või teisele loomeaktile. Ka esimesed loodusuurijad lahendasid selle küsimuse väga naiivselt. Aristoteles (384 – 322 eKr), keda sageli kiideti bioloogia rajajana, järgis elu spontaanse tekke teooriat. Isegi sellise silmapaistva antiikaja vaimu jaoks nagu Aristoteles ei olnud eriti raske nõustuda ideega, et mudast võivad tekkida loomad - ussid, putukad ja isegi kalad. Vastupidi, see filosoof väitis, et iga kuiv keha, mis muutub märjaks, ja vastupidi, iga märg keha, mis muutub kuivaks, sünnitab loomi.

Aristotelese spontaanse tekke hüpoteesi kohaselt sisaldavad teatud aine „osakesed“ teatud „aktiivset põhimõtet“, mis sobivates tingimustes võib luua elusorganismi. Aristotelesel oli õigus, kui ta arvas, et see toimeaine sisaldub viljastatud munas, kuid ta arvas ekslikult, et seda leidub ka päikesevalguses, mudas ja mädanevas lihas.

«Need on faktid – elusolendid võivad tekkida mitte ainult loomade paaritumisel, vaid ka pinnase lagunemisel. Sama lugu on taimedega: mõned arenevad seemnetest, teised aga näivad iseeneslikult tekkivat kogu looduse mõjul, tulenevalt lagunevast maast või teatud taimeosadest” (Aristoteles).

Aristotelese autoriteedil oli erakordne mõju keskaegsete teadlaste vaadetele. Selle filosoofi arvamus nende mõtetes oli keeruliselt põimunud kirikuisade õpetussõnadega, andes sageli mõtteid, mis tänapäeva silmis olid absurdsed ja isegi naljakad. Elusa inimese või tema sarnasuse, “homunculuse” valmistamist kolvis erinevate kemikaalide segamise ja destilleerimise teel peeti keskajal küll väga keeruliseks ja seadusevastaseks, kuid kahtlemata teostatavaks. Loomade tootmine elututest materjalidest tundus tollastele teadlastele nii lihtne ja tavaline, et kuulus alkeemik ja arst Van Helmont (1577 - 1644) annab otse retsepti, mille järgi saab hiiri kunstlikult valmistada, kattes anuma teraga. märgade ja määrdunud kaltsudega. See väga edukas teadlane kirjeldas katset, mille käigus ta väidetavalt lõi hiired kolme nädalaga. Vaja oli vaid määrdunud särki, tumedat kappi ja peotäit nisu. Van Helmont pidas inimese higi aktiivseks aineks hiire genereerimise protsessis.

Mitmed 16. ja 17. sajandist pärinevad teosed kirjeldavad üksikasjalikult vee, kivide ja muude elutute objektide muutumist roomajateks, lindudeks ja loomadeks. Grindel von Ach annab isegi pildi maikuu kastest moodustuvatest konnadest ning Aldrovand joonistab, kuidas puude okstest ja viljadest sünnivad linnud ja putukad.

Mida loodusteadus edasi arenes, mida olulisem oli looduse tundmises omandatud täpne vaatlus ja kogemus, mitte pelgalt arutlemine ja filosofeerimine, seda enam ahenes spontaanse genereerimise teooria rakendusala. Juba 1688. aastal lähenes Firenzes elanud itaalia bioloog ja arst Francesco Redi elu tekkeprobleemile rangemalt ja seadis kahtluse alla spontaanse põlvkonna teooria. Dr Redi tõestas lihtsate katsetega arvamuste alusetust usside spontaanse tekke kohta mädanenud lihas. Ta tegi kindlaks, et väikesed valged ussid on kärbsevastsed. Pärast rea katseid sai ta andmeid, mis toetasid ideed, et elu saab tekkida ainult eelmisest elust (biogeneesi mõiste).

"Süüdimõistmine oleks asjatu, kui seda ei saaks katsega kinnitada. Seetõttu võtsin juuli keskel neli suurt laia suuga anumat, panin ühte mulda, teise kala, kolmandasse Arnost pärit angerjad, neljandasse tüki piimavasikaliha, sulgesin need tihedalt ja pitseerisin. neid. Seejärel panin sama asja nelja teise anuma sisse, jättes need lahti... Peagi olid suletud anumates olnud liha ja kala ussitanud; võis näha kärbseid, kes lendasid vabalt laevadesse ja sealt välja. Kuid suletud anumates ei näinud ma ainsatki ussikest, kuigi surnud kalade neisse asetamisest oli möödunud palju päevi” (Redi).

Seega osutus palja silmaga nähtavate elusolendite puhul spontaanse genereerimise oletus vastuvõetamatuks. Kuid 17. sajandi lõpus. Kircher ja Leeuwenhoek avastasid pisikeste olendite maailma, mis on palja silmaga nähtamatud ja nähtavad ainult läbi mikroskoobi. Neid "väikseimaid elusloomi" (nagu Leeuwenhoek nimetas enda avastatud baktereid ja ripsloomi) võis leida kõikjal, kus lagunemine toimus, taimede pikaajalistes keetmistes ja infusioonides, mädanenud lihas, puljongis, hapupiimas, väljaheites, hambakatus. . "Minu suus," kirjutas Leeuwenhoek, "neid (mikroobe) on rohkem kui Ühendkuningriigis inimesi." Tuleb vaid kiiresti riknevad ja kergesti mädanevad ained mõneks ajaks sooja kohta asetada ning neis arenevad kohe välja mikroskoopilised elusolendid, keda varem polnud. Kust need olendid tulevad? Kas need on tõesti pärit embrüotest, mis kukkusid kogemata mädanevasse vedelikku? Kui palju neid embrüoid peab igal pool olema! Tahes-tahtmata tekkis mõte, et just siin, mädanevates keedustes ja tõmmistes, tekivad elutust ainest iseeneslikult elusad mikroobid. Nii arvati 18. sajandi keskel. sai Šoti preestri Needhami katsetes tugeva kinnituse. Needham võttis lihapuljongi või taimsete ainete keetmised, asetas need tihedalt suletud anumatesse ja keetis lühikest aega. Sel juhul oleksid Needhami sõnul pidanud kõik embrüod surema, kuid uued ei saanud väljastpoolt siseneda, kuna anumad olid tihedalt suletud. Mõne aja pärast ilmusid vedelikesse aga mikroobid. Sellest järeldas nimetatud teadlane, et see esineb spontaanse genereerimise fenomeni ajal.

Teine teadlane, itaallane Spallanzani oli aga sellele arvamusele vastu. Needhami katseid korrates veendus ta, et orgaanilisi vedelikke sisaldavate anumate pikem kuumutamine steriliseerib need täielikult. 1765. aastal viis Lazzaro Spallanzani läbi järgmise katse: pärast mitmetunnist liha- ja köögiviljapuljongite keetmist sulges ta need kohe ja eemaldas seejärel tulelt. Olles paar päeva hiljem vedelikke uurinud, ei leidnud Spallanzani neis elumärke. Sellest järeldas ta, et kõrged temperatuurid hävitasid kõik elusolendid ja ilma nendeta ei saaks tekkida midagi elavat.

Kahe vastandliku vaate esindajate vahel puhkes äge vaidlus. Spallanzani väitis, et Needhami katsetes kasutatud vedelikud ei olnud piisavalt kuumutatud ja sinna jäid elusolendite embrüod. Selle peale vaidles Needham vastu, et mitte tema ei kuumutanud vedelikke liiga vähe, vaid vastupidi, Spallanzani kuumutas neid liiga palju ja hävitas sellise jämeda meetodiga orgaaniliste infusioonide “generatiivjõu”, mis on väga kapriisne ja püsimatu. .

Seega jäid kumbki vaidlusalustest ebakindlaks ja küsimus mädanenud vedelikes mikroobide spontaansest tekkest ei leidnud terve sajandi jooksul kummaski suunas lahendust. Selle aja jooksul tehti palju katseid eksperimentaalselt tõestada või ümber lükata spontaanset genereerimist, kuid ükski neist ei viinud kindlate tulemusteni.

Küsimus muutus üha segasemaks ja alles 19. sajandi poolel. see lahenes lõpuks tänu hiilgava prantsuse teadlase Pasteuri hiilgavale uurimistööle.

LOUIS PASTER

Louis Pasteur käsitles elu päritolu probleemi 1860. aastal. Selleks ajaks oli ta mikrobioloogia vallas juba palju ära teinud ning suutnud lahendada sericulati ja veinivalmistamist ohustanud probleeme. Samuti tõestas ta, et baktereid leidub kõikjal ja et elutuid materjale võivad elusolendid kergesti saastada, kui neid korralikult ei steriliseerita. Ta näitas mitmete katsetega, et kõikjal ja eriti inimasustuse läheduses hõljuvad õhus pisikesed embrüod. Nad on nii kerged, et hõljuvad vabalt õhus, vaid väga aeglaselt ja järk-järgult langevad maapinnale.

Splanzani meetoditel põhinevate katsete seeria tulemusena tõestas Pasteur biogeneesi teooria paikapidavust ja lükkas lõpuks ümber spontaanse genereerimise teooria.

Pasteur selgitas mikroorganismide salapärast ilmumist varasemate teadlaste katsetes kas keskkonna puuduliku steriliseerimisega või vedelike ebapiisava kaitsega mikroobide tungimise eest. Kui keeta kolbi sisu põhjalikult läbi ja seejärel kaitsta seda mikroobide eest, mis kolbi voolava õhuga sisse võiksid sattuda, siis sajal juhul sajast ei toimu vedeliku mädanemist ja mikroobide teket.

Kolbi voolava õhu dehüdreerimiseks kasutas Pasteur mitmesuguseid võtteid: ta kas kaltsineeris õhku klaas- ja metalltorudes või kaitses kolvi kaela vatikorgiga, milles on kõik väikseimad õhus hõljuvad osakesed. säilitati või lõpuks lasi ta õhu läbi õhukese klaastoru, mis oli kumer S-tähe kujuline - sel juhul jäid kõik embrüod mehaaniliselt toru painde märgadele pindadele.

Louis Pasteuri katsetes kasutatud S-kaelusega kolvid:

A – kumera kaelaga kolvis püsib puljong pikka aega läbipaistev (steriilne); B – pärast S-kujulise kaela eemaldamist täheldatakse kolvis mikroorganismide kiiret kasvu (puljong muutub häguseks).

Kui kaitse oli piisavalt usaldusväärne, ei täheldatud mikroobide ilmumist vedelikus. Aga võib-olla muutis pikaajaline kuumutamine keskkonda keemiliselt ja muutis selle elu toetamiseks kõlbmatuks? Pasteur lükkas ka selle vastuväite kergesti ümber. Ta viskas vatitiku kuumusest ilma jäänud vedelikku, millest õhku lasti ja mis seetõttu sisaldas embrüoid – vedelik mädanes kiiresti. Järelikult on keedetud leotised mikroobide arenguks üsna sobiv pinnas. See areng ei toimu ainult seetõttu, et embrüot pole. Niipea, kui embrüo siseneb vedelikku, idaneb see kohe ja annab lopsaka saagi.

Pasteuri katsed näitasid kahtlemata, et orgaaniliste infusioonide puhul mikroobide spontaanset teket ei toimu. Kõik elusorganismid arenevad embrüotest, see tähendab, et nad pärinevad teistest elusolenditest. Kuid biogeneesi teooria kinnitamine tekitas veel ühe probleemi. Kuna elusorganismi tekkeks on vaja teist elusorganismi, siis kust tuli kõige esimene elusorganism? Ainult püsiseisundi teooria ei nõua sellele küsimusele vastust ja kõik teised teooriad viitavad sellele, et eluajaloos toimus mingil etapil üleminek mitteelusalt elavaks. Kuidas siis elu Maal alguse sai?

4. PANSPERMIA TEOORIA.

Pasteurit peetakse õigusega lihtsate organismide teaduse – mikrobioloogia – isaks. Tänu tema tööle sai tõuke laiaulatuslik uurimine kõige pisemate, maa peal, vees ja õhus elavate, palja silmaga nähtamatute olendite maailma kohta. Nende uuringute eesmärk ei olnud enam, nagu varem, pelgalt mikroorganismide vormide kirjeldamine; bakterid, pärm, ripslased, amööbid jne. uuriti nende elutingimuste, toitumise, hingamise, paljunemise, nende keskkonnas toimuvate muutuste ja lõpuks nende sisemise struktuuri, nende parimate omaduste seisukohast. struktuur. Mida edasi need uuringud läksid, seda enam avastati, et kõige lihtsamad organismid pole sugugi nii lihtsad, kui seni arvati.

Iga organismi – taime, teo, ussi, kala, linnu, looma, inimese – keha koosneb pisikestest mullidest, mis on nähtavad vaid läbi mikroskoobi. See koosneb nendest mullirakkudest, nagu maja koosneb tellistest. Erinevate loomade ja taimede erinevad elundid sisaldavad rakke, mis erinevad üksteisest välimuselt. Kohanedes antud elundile määratud tööga, muutuvad seda moodustavad rakud nii või teisiti, kuid põhimõtteliselt on kõigi organismide kõik rakud üksteisega sarnased. Mikroorganismid erinevad ainult selle poolest, et kogu nende keha koosneb ainult ühest rakust. See kõigi organismide põhimõtteline sarnasus kinnitab nüüdseks teaduses üldtunnustatud ideed, et kõik Maal elav on seotud nii-öelda verega. Keerukamad organismid arenesid välja lihtsamatest, järk-järgult muutudes ja paranedes. Seega jääb vaid endale selgitada mõne lihtsa organismi teket - ja selgub kõigi loomade ja taimede päritolu.

Kuid nagu juba mainitud, on isegi kõige lihtsamad, vaid ühest rakust koosnevad, väga keerulised moodustised. Nende põhikomponent, nn protoplasma, on poolvedel, viskoosne želatiinne aine, mis on veega küllastunud, kuid ei lahustu vees. Protoplasma koostis sisaldab mitmeid ülikeerulisi keemilisi ühendeid (peamiselt valgud ja nende derivaadid), mida mujal ei leidu, ainult organismides. Need ained ei ole lihtsalt segatud, vaid on erilises väheuuritud olekus, mille tõttu on protoplasmal kõige peenem struktuur, isegi mikroskoobiga raskesti eristatav, kuid ülimalt keeruline. Eeldus, et selline keerukas, täpselt määratletud peene korraldusega moodustis võib iseeneslikult tekkida mõne tunni jooksul struktuuritutes lahustes, nagu puljongid ja tõmmised, on sama metsik kui oletus, et konnad moodustuvad mai kastest või hiired teraviljast.

Isegi kõige lihtsamate organismide ehituse erakordne keerukus hämmastas nii mõnegi teadlase meelt, et nad jõudsid järeldusele, et elusate ja elutute asjade vahel on ületamatu lõhe. Eluta üleminek elavaks, organiseerituks tundus neile absoluutselt võimatu nii olevikus kui ka minevikus. "Spontaanse genereerimise võimatust igal ajal," ütleb kuulus inglise füüsik W. Thomson, "tuleks pidada sama kindlalt tõestatuks kui universaalse gravitatsiooni seadust."

Aga kuidas siis elu Maal tekkis? Oli ju aeg, mil Maa oli praegu teaduses üldtunnustatud arusaama kohaselt valge kuum pall. Andmed astronoomiast, geoloogiast, mineraloogiast ja teistest täppisteadustest räägivad selle poolt – see on kindel. See tähendab, et Maal eksisteerisid tingimused, milles elu oli võimatu ja mõeldamatu. Alles pärast seda, kui maakera kaotas olulise osa oma soojusest, hajutades selle külma planeetidevahelisse ruumi, alles pärast seda, kui jahutatud veeaur moodustas esimesed termilised mered, sai võimalikuks selliste organismide olemasolu, nagu need, mida me praegu jälgime. Selle vastuolu selgitamiseks loodi teooria, mis kannab üsna keerukat nimetust – panspermia teooria (kreeka keeles panspermía – igasuguste seemnete segu, alates pán – kõik, kõik ja spérma – seeme).

Üks esimesi, kes väljendas kosmiliste rudimentide ideed, oli 1865. aastal saksa arst G. E. Richter, kes väitis, et elu on igavene ja selle algeid saab ühelt planeedilt teisele üle kanda. See hüpotees on tihedalt seotud statsionaarse oleku hüpoteesiga. Lähtudes ideest, et taevakehadest eraldatud väikesed tahke aine osakesed (kosmosoaanid) hõljuvad kõikjal kosmoses, oletas see autor, et samaaegselt nende osakestega, võib-olla nende külge klammerdudes, lendavad ringi elujõulised mikroorganismide pisikud. Seega võivad need embrüod kanduda ühest organismidega asustatud taevakehast teise, kus elu veel puudub. Kui viimasel on juba loodud soodsad elamistingimused sobiva temperatuuri ja niiskuse mõttes, siis hakkavad embrüod idanema, arenema ja saavad seejärel kogu antud planeedi orgaanilise maailma esivanemateks.

See teooria pälvis teadusmaailmas palju toetajaid, kelle hulgas oli isegi selliseid silmapaistvaid päid nagu G. Helmholtz, S. Arrhenius, J. Thomson, P. P. Lazarev jt. Selle kaitsjad püüdsid peamiselt teaduslikult põhjendada sellise embrüote siirdamise võimalust. ühest taevakehast teise, mis säilitaks nende embrüote elujõulisuse. Tõepoolest, tegelikult on lõpuks põhiküsimus just nimelt selles, kas eos suudab teha nii pika ja ohtliku teekonna nagu ühest maailmast teise lennates ilma suremata, säilitades võime idaneda ja areneda uueks organismiks. Uurime üksikasjalikult, millised ohud võivad embrüo teel kokku puutuda.

Esiteks on see planeetidevahelise ruumi külm (220° alla nulli). Oma koduplaneedist eraldunud embrüo on määratud hõljuma pikki aastaid, sajandeid ja isegi aastatuhandeid nii hirmuäratava temperatuuri juures, enne kui õnnelik juhus annab võimaluse uuele maale maanduda. Ei saa jätta kahtlemata, kas embrüo on võimeline sellisele proovile vastu pidama. Selle probleemi lahendamiseks pöördusime tänapäevaste eoste külmakindluse uurimise poole. Selles suunas tehtud katsed on näidanud, et mikroorganismide pisikud taluvad suurepäraselt külma. Nad jäävad elujõuliseks isegi pärast kuue kuu möödumist 200° miinuskraadist. Muidugi ei ole 6 kuud 1000 aastat, kuid kogemus annab siiski õiguse eeldada, et vähemalt osa embrüotest suudab planeetidevahelise ruumi kohutava külma üle elada.

Palju suurem oht ​​embrüotele on nende täielik kaitse puudumine valguskiirte eest. Nende planeetide vahelist teed läbivad päikesekiired, mis on enamiku mikroobide jaoks hävitavad. Mõned bakterid surevad otsese päikesevalguse toimel mõne tunni jooksul, teised on vastupidavamad, kuid väga tugev valgustus avaldab ebasoodsat mõju eranditult kõigile mikroobidele. See ebasoodne mõju on aga õhuhapniku puudumisel oluliselt nõrgenenud ja me teame, et planeetidevahelises ruumis õhku pole ning seetõttu võime põhjendatult eeldada, et elulooted peavad sellele proovile vastu.

Kuid õnnelik juhus võimaldab embrüol sattuda elu arenguks soodsate temperatuuri- ja niiskustingimustega planeedi gravitatsioonisfääri. Rändur sai vaid gravitatsioonijõule alludes langeda oma uuele Maale. Kuid just siin, peaaegu juba rahulikus sadamas, ootab teda kohutav oht. Kui varem tormas embrüo õhuvabas ruumis, siis nüüd, enne planeedi pinnale langemist, peab ta lendama läbi üsna paksu õhukihi, mis ümbritseb seda planeeti igast küljest.

Kõik on muidugi hästi teadlikud "langevate tähtede" - meteooride - fenomenist. Kaasaegne teadus selgitab seda nähtust järgmiselt. Planeetidevahelises ruumis tormavad ringi erineva suurusega tahked kehad ja osakesed, võimalik, et planeetide või komeetide killud, mis on lennanud meie päikesesüsteemi universumi kõige kaugematest paikadest. Maakera lähedale lennates tõmbab see viimane neid ligi, kuid enne selle pinnale langemist peavad nad lendama läbi õhulise atmosfääri. Kiirelt langev meteoriit kuumeneb õhuga hõõrdumise tõttu valgeks ja muutub nähtavaks pimedas taevavõlvis. Maale jõuavad vaid vähesed meteoriidid; enamik neist põleb intensiivse kuumuse tõttu ära, olles siiski maapinnast kaugel.

Embrüod peavad saama samasuguse saatuse. Erinevad kaalutlused näitavad aga, et selline surm pole vajalik. On põhjust oletada, et vähemalt osa konkreetse planeedi atmosfääri sisenevatest embrüotest jõuab selle pinnale elujõulisena.

Samas ei tohi me unustada neid kolossaalseid astronoomilisi ajaperioode, mille jooksul Maa sai külvata teistest maailmadest pärit embrüoid. Need intervallid on arvutatud miljonites aastates! Kui selle aja jooksul jõuaks paljudest miljarditest embrüodest vähemalt üks ohutult Maa pinnale ja leiaks siin selle arenguks sobivad tingimused, siis piisaks sellest juba kogu orgaanilise maailma tekkeks. See võimalus tundub teaduse hetkeseisu arvestades ebatõenäoline, kuid vastuvõetav; igal juhul meil puuduvad faktid, mis sellega otseselt vastu räägiksid.

Panspermia teooria on aga vastus ainult maise elu tekke küsimusele, mitte aga üldse elu tekke küsimusele, viies probleemi üle universumi teise kohta.

"Üks kahest asjast," ütleb Helmholtz. "Orgaaniline elu kas kunagi algas (tekkis) või eksisteerib igavesti." Kui tunnistame esimest, siis kaotab panspermia teooria igasuguse loogilise tähenduse, sest kui elu oleks võinud tekkida ükskõik kus universumis, siis maailma ühetaolisuse põhjal pole meil põhjust väita, et see ei oleks saanud tekkida Maa. Seetõttu nõustuvad vaadeldava teooria pooldajad elu igaviku seisukohaga. Nad tunnistavad, et "elu muudab ainult oma vormi, kuid ei ole kunagi loodud surnud ainest".

60ndate lõpus taastus selle teooria populaarsus. Selle põhjuseks oli asjaolu, et meteoriitide ja komeetide uurimisel avastati palju "elusolendite lähteaineid" - orgaanilisi ühendeid, vesiniktsüaniidhapet, vett, formaldehüüdi, tsüaane. 1975. aastal leiti Kuu pinnasest ja meteoriitidest aminohapete lähteaineid. Panspermia pooldajad peavad neid "Maale külvatud seemneteks". 1992. aastal ilmusid Ameerika teadlaste tööd, kus Antarktikas kogutud materjali uurimise põhjal kirjeldatakse meteoriitides baktereid meenutavate elusolendite jäänuste esinemist.

Kaasaegsed panspermia kontseptsiooni järgijad (sealhulgas Nobeli preemia laureaat inglise biofüüsik F. Crick) usuvad, et elu tõi Maale kas kogemata või tahtlikult kosmosetulnukad, kasutades lennukeid. Selle tõestuseks on ufode korduvad ilmumised, kosmosesadamate sarnaste objektide kaljumaalingud, aga ka teated kohtumistest tulnukatega.

Panspermia hüpoteesi toetab astronoomide Ch. Wickramasinghe (Sri Lanka) ja F. Hoyle (Suurbritannia) seisukoht. Nad usuvad, et mikroorganisme leidub kosmoses, peamiselt gaasi- ja tolmupilvedes, suurel hulgal. Järgmisena püüavad need mikroorganismid kinni komeedid, mis seejärel planeetide lähedalt möödudes "külvavad elu mikroobe".

Teised teadlased on väljendanud ideed "elueoste" ülekandmisest Maale valguse abil (valguse rõhu all).

Üldiselt ei ole huvi panspermia teooria vastu tänaseni raugenud.

5. A.I. OPARINI TEOORIA.

Esimese teadusliku teooria elusorganismide päritolu kohta Maal lõi Nõukogude biokeemik A. I. Oparin (sündinud 1894). 1924. aastal avaldas ta teosed, milles ta visandas ideid selle kohta, kuidas elu Maal võiks tekkida. Selle teooria kohaselt tekkis elu iidse Maa spetsiifilistes tingimustes ja Oparin peab seda süsinikuühendite keemilise evolutsiooni loomulikuks tulemuseks universumis.

Oparini sõnul võib protsessi, mis viis elu tekkeni Maal, jagada kolmeks etapiks:

1. Orgaaniliste ainete tekkimine.

2. Biopolümeeride (valgud, nukleiinhapped, polüsahhariidid, lipiidid jne) moodustamine lihtsamatest orgaanilistest ainetest.

3. Primitiivsete isepaljunevate organismide tekkimine.

Biokeemilise evolutsiooni teoorial on kaasaegsete teadlaste seas kõige rohkem toetajaid. Maa tekkis umbes viis miljardit aastat tagasi; Esialgu oli selle pinnatemperatuur väga kõrge (4000 - 80000C). Jahtudes tekkis tahke pind (maakoor – litosfäär). Algselt kergetest gaasidest (vesinik, heelium) koosnenud atmosfääri ei suutnud ebapiisavalt tihe Maa tõhusalt ohjeldada ning need gaasid asendati raskematega: veeaur, süsihappegaas, ammoniaak ja metaan. Kui Maa temperatuur langes alla 1000C, hakkas veeaur kondenseeruma, moodustades maailmaookeanid. Sel ajal toimus A.I. Oparini ideede kohaselt abiogeenne süntees, see tähendab mitmesuguste lihtsate keemiliste ühenditega küllastunud algsetes Maa ookeanides "primaarses puljongis" vulkaanilise kuumuse, äikeselahenduse mõjul, intensiivne ultraviolettkiirgus ja muud tegurid keskkond hakkas sünteesima keerukamaid orgaanilisi ühendeid ja seejärel biopolümeere. Orgaaniliste ainete teket soodustas elusorganismide - orgaanilise aine tarbijate - ja peamise... oksüdeerija... -... hapniku puudumine. Komplekssed aminohappe molekulid ühinesid juhuslikult peptiidideks, mis omakorda lõid algsed valgud. Nendest valkudest sünteesiti mikroskoopilise suurusega esmased elusolendid.

Kaasaegse evolutsiooniteooria kõige keerulisem probleem on keeruliste orgaaniliste ainete muutmine lihtsateks elusorganismideks. Oparin uskus, et otsustav roll elutute asjade muutumisel elusolenditeks on valkudel. Ilmselt moodustasid valgumolekulid, meelitades ligi veemolekule, kolloidseid hüdrofiilseid komplekse. Selliste komplekside edasine liitmine üksteisega viis kolloidide eraldamiseni vesikeskkonnast (koatservatsioon). Koacervaadi (ladina keelest coacervus - tromb, kuhi) ja keskkonna vahelisele piirile ehitati lipiidimolekulid - primitiivne rakumembraan. Eeldatakse, et kolloidid võivad molekule vahetada keskkonnaga (heterotroofse toitumise prototüüp) ja akumuleerida teatud aineid. Teist tüüpi molekulid võimaldasid end taastoota.

A. I. Oparini vaadete süsteemi nimetati "koacervaadi hüpoteesiks".

Teooria oli õigustatud, välja arvatud üks probleem, mille ees olid peaaegu kõik elu tekke valdkonna eksperdid juba ammu silma kinni pigistanud. Kui spontaanselt, juhuslike mallivabade sünteeside kaudu tekkisid koatservaadis üksikud edukad valgumolekulide kujundused (näiteks tõhusad katalüsaatorid, mis annavad antud koatservaadile eelise kasvus ja paljunemises), siis kuidas saaks neid kopeerida jaotamiseks koatservaati ja veelgi enam järeltulijate koatservaatidele ülekandmiseks? Selgus, et teooria ei suuda pakkuda lahendust üksikute, juhuslikult ilmuvate tõhusate valgustruktuuride täpse paljunemise probleemile - koatservaadis ja põlvkondade kaupa.

6. KAASAEGSED VAADUSED MAA ELU ALGTULE.

A.I teooria. Opariinil ja teistel sarnastel hüpoteesidel on üks oluline puudus: pole ühtegi fakti, mis kinnitaks isegi kõige lihtsama elusorganismi abiogeense sünteesi võimalust Maal elututest ühenditest. Paljudes laborites üle maailma on tehtud tuhandeid sellise sünteesi katseid. Näiteks Ameerika teadlane S. Miller, tuginedes oletustele Maa primaarse atmosfääri koostise kohta, lasi elektrilahendused spetsiaalses seadmes läbi metaani, ammoniaagi, vesiniku ja veeauru segu. Tal õnnestus saada aminohapete molekulid - need põhilised "ehitusplokid", mis moodustavad elu aluse - valgud. Neid katseid korrati mitu korda ja mõnel teadlasel õnnestus saada üsna pikki peptiidide ahelaid (lihtvalke). Aga ainult! Kellelgi pole olnud õnne sünteesida isegi kõige lihtsamat elusorganismi. Tänapäeval on teadlaste seas populaarne Redi põhimõte: "Elusad asjad tulevad ainult elusolenditest."

Kuid oletame, et selliseid katseid kroonib kunagi edu. Mida selline kogemus tõestab? Ainult et elu sünteesiks on vaja inimmõistust, keerulist, arenenud teadust ja kaasaegset tehnoloogiat. Algsel Maal ei eksisteerinud midagi sellist. Veelgi enam, keeruliste orgaaniliste ühendite süntees lihtsatest on vastuolus termodünaamika teise seadusega, mis keelab materiaalsete süsteemide ülemineku suurema tõenäosusega olekust väiksema tõenäosusega olekusse ja lihtsatest orgaanilistest ühenditest keerukatesse. bakteritest inimesteni, toimus just selles suunas. Siin ei jälgi me midagi muud kui loomeprotsessi. Termodünaamika teine ​​seadus on muutumatu seadus, ainus seadus, mida pole kunagi kahtluse alla seatud, rikutud ega ümber lükatud. Seetõttu ei saa kord (geeniinformatsioon) tekkida spontaanselt juhuslike protsesside häiretest, mida kinnitab tõenäosusteooria.

Viimasel ajal on matemaatilised uuringud andnud purustava hoobi abiogeense sünteesi hüpoteesile. Matemaatikud on välja arvutanud, et elusorganismi spontaanse tekke tõenäosus elututest plokkidest on praktiliselt null. Nii tõestas L. Blumenfeld, et vähemalt ühe DNA molekuli (desoksüribonukleiinhape – geneetilise koodi üks olulisemaid komponente) juhusliku moodustumise tõenäosus kogu Maa olemasolu jooksul on 1/10800. Mõelge tühisele. selle numbri suurusjärk! Lõppude lõpuks on selle nimetajas arv, kus ühe järel on rida 800 nulli ja see arv on uskumatult palju kordi suurem kui kõigi universumi aatomite koguarv. Kaasaegne Ameerika astrofüüsik C. Wickramasinghe väljendas abiogeense sünteesi võimatust järgmiselt: „Üle vana lennukikalmistu pühival orkaanil on kiirem vanaraua tükkidest uhiuue superlaineri kokku panna, kui et selle komponentidest tärkab elu. juhusliku protsessi tulemus."

Abiogeense sünteesi teooriad ja geoloogilised andmed on vastuolus. Ükskõik kui kaugele me geoloogilise ajaloo sügavustesse tungime, ei leia me jälgi "asoikumi ajastust", st perioodist, mil Maal elu ei eksisteerinud.

Nüüd on paleontoloogid leidnud üsna keeruliselt organiseeritud olendite – bakterite, sinivetikate, lihtseente – fossiilseid jäänuseid. V. Vernadski oli kindel, et elu on geoloogiliselt igavene, st geoloogilises ajaloos polnud ajastut, mil meie planeet oleks elutu. "Abiogeneesi (elusorganismide spontaanne genereerimine) probleem," kirjutas teadlane 1938. aastal, "jääb viljatuks ja halvab tõeliselt kiireloomulise teadustöö."

Maapealne eluvorm on hüdrosfääriga äärmiselt tihedalt seotud. Seda tõendab tõsiasi, et vesi moodustab peamise osa mis tahes maismaaorganismi massist (näiteks inimene koosneb rohkem kui 70% veest ja organismid nagu meduusid - 97–98%). On ilmne, et elu Maal tekkis alles siis, kui sellele tekkis hüdrosfäär, ja see juhtus geoloogiliste andmete kohaselt peaaegu meie planeedi eksisteerimise algusest peale. Paljud elusorganismide omadused on määratud täpselt vee omadustega, kuid vesi ise on fenomenaalne ühend. Seega on vesi P. Privalovi järgi kooperatiivne süsteem, milles igasugune tegevus levib “teatejooksu” teel tuhandete aatomitevaheliste vahemaade taha ehk toimub “kaugtegevus”.

Mõned teadlased usuvad, et kogu Maa hüdrosfäär on sisuliselt üks hiiglaslik vee "molekul". On kindlaks tehtud, et vett võivad aktiveerida maapealse ja kosmilise päritoluga (eriti kunstlikud) looduslikud elektromagnetväljad. Prantsuse teadlaste hiljutine avastus vee mälust oli äärmiselt huvitav. Võib-olla on see, et Maa biosfäär on üksainus superorganism, tingitud vee nendest omadustest? Lõppude lõpuks on kõik organismid selle maise vee supermolekuli komponendid, "tilgad".

Kuigi me teame endiselt ainult maapealset valku-nukleiinhapet-vee-elu, ei tähenda see, et piiritus Kosmoses ei võiks eksisteerida teisi vorme. Mõned teadlased, eriti Ameerika teadlased, G. Feinberg ja R. Shapiro, modelleerivad järgmisi hüpoteetiliselt võimalikke variante:

plasmoidid - elu tähtede atmosfääris liikuvate elektrilaengute rühmadega seotud magnetjõudude tõttu;

radiobs - elu tähtedevahelistes pilvedes, mis põhineb aatomite agregaatidel, mis on erinevates ergastusseisundites;

Lavobid – räniühenditel põhinev elu, mis võib eksisteerida sulalaavajärvedes väga kuumadel planeetidel;

vesivarblased - elu, mis võib eksisteerida madalatel temperatuuridel vedela metaani "reservuaaridega" kaetud planeetidel ja ammutada energiat ortovesiniku muutumisest paravesinikuks;

Termofaagid on teatud tüüpi kosmoseelu, mis saab energiat planeetide atmosfääri või ookeanide temperatuurigradiendist.

Muidugi eksisteerivad sellised eksootilised eluvormid praegu vaid teadlaste ja ulmekirjanike ettekujutuses. Siiski ei saa välistada mõnede neist, eriti plasmoidide tegelikku olemasolu. On põhjust arvata, et Maal eksisteerib paralleelselt “meie” eluvormiga teist tüüpi elu, mis sarnaneb mainitud plasmoididega. Nende hulka kuuluvad teatud tüüpi UFO-d (identifitseerimata lendavad objektid), keravälguga sarnased moodustised, aga ka silmale nähtamatud, kuid värvilise fotofilmiga salvestatud energia "klombid", mis mõnel juhul näitasid intelligentset käitumist.

Seega on nüüd põhjust väita, et elu tekkis Maal oma eksisteerimise algusest peale ja tekkis Ch. Wickramasinghe sõnade kohaselt „kõikiläbivast pangalaktilisest elussüsteemist”.

KOKKUVÕTE.

Kas meil on loogiline õigus tunnustada põhimõttelist erinevust elava ja elutu vahel? Kas meid ümbritsevas looduses on fakte, mis veenavad meid, et elu eksisteerib igavesti ja sellel on nii vähe ühist elutu loodusega, et see ei saaks mingil juhul tekkida või sellest eralduda? Kas suudame organisme tunnustada kui üksusi, mis on muust maailmast põhimõtteliselt erinevad?

XX sajandi bioloogia. süvendas arusaamist elusolendite olemuslikest tunnustest, paljastades elu molekulaarse aluse. Kaasaegne bioloogiline maailmapilt põhineb ideel, et elav maailm on kõrgelt organiseeritud süsteemide grandioosne Süsteem.

Kahtlemata lisatakse uusi teadmisi elu tekkemudelitesse ja need muutuvad üha kehtivamaks. Kuid mida kvalitatiivsemalt uus vanast erineb, seda keerulisem on selle tekkimist seletada.

Olles läbi vaadanud peamised teooriad elu tekke kohta Maal, tundus mulle isiklikult kõige tõenäolisem loomisteooria. Piibel ütleb, et Jumal lõi kõik tühjast. Üllataval kombel tunnistab kaasaegne teadus, et kõik oleks võinud luua tühjast. Teaduslikus terminoloogias nimetatakse sõna "mitte midagi" vaakumiks. Vaakum, mis on 19. sajandi füüsika. Tühjuseks peetakse tänapäevaste teaduslike kontseptsioonide kohaselt unikaalset mateeriavormi, mis on võimeline teatud tingimustel "sünnitama" materiaalseid osakesi. Kaasaegne kvantmehaanika võimaldab, et vaakum võib sattuda "ergastatud olekusse", mille tulemusena võib selles tekkida väli ja sellest aine.

KIRJANDUS.

1. Bernal D. “Elu tekkimine” Lisa nr 1: Oparin A.I. "Elu päritolu". - M.: "Mir", 1969.

2. Vernadski V.I. Elav aine. - M., 1978.

3. Naydysh V. M. Kaasaegse loodusteaduse kontseptsioonid. – M., 1999.

4. Üldbioloogia./ Toim. N. D. Lisova. – Mn., 1999.

5. Ponnamperuma S. "Elu päritolu". - M.: "Mir", 1977.

6. Smirnov I.N., Titov V.F. Filosoofia. Õpik kõrgkoolide üliõpilastele. - M.: nime saanud Venemaa majandusakadeemia. Plekhanov, 1998.

Õpetamine

Vajad abi teema uurimisel?

Meie spetsialistid nõustavad või pakuvad juhendamisteenust teid huvitavatel teemadel.
Esitage oma taotlus märkides teema kohe ära, et saada teada konsultatsiooni saamise võimalusest.

Praegu on elu tekke kohta maa peal mitu kontseptsiooni. Peatugem vaid mõnel peamisel teoorial, mis aitavad sellest keerulisest protsessist üsna tervikliku pildi kujundada.

Kreatsionism (ladina sgea – looming).

Selle kontseptsiooni kohaselt on elu ja kõik Maad asustavad elusolendiliigid mingi kõrgeima olendi loomingulise teo tulemus mingil kindlal ajal.

Kreatsionismi peamised põhimõtted on ära toodud Piiblis, 1. Moosese raamatus. Maailma jumaliku loomise protsessi peetakse toimunuks vaid ühe korra ja seetõttu on see vaatlusele kättesaamatu.

Sellest piisab, et viia kogu jumaliku loomise kontseptsioon teadusliku uurimise ulatusest välja. Teadus tegeleb ainult nende nähtustega, mida saab jälgida, ja seetõttu ei saa ta kunagi seda kontseptsiooni tõestada ega ümber lükata.

Spontaanne(iseeneslik) põlvkond.

Ideed elusolendite tekkest elutust ainest olid laialt levinud Vana-Hiinas, Babülonis ja Egiptuses. Vana-Kreeka suurim filosoof Aristoteles väljendas ideed, et aine teatud “osakesed” sisaldavad teatud “aktiivset ainet”, mis sobivates tingimustes võib luua elusorganismi.

Hollandi arst ja loodusfilosoof Van Helmont (1579–1644) kirjeldas katset, mille käigus ta väidetavalt lõi hiired kolme nädalaga. Vaja oli vaid määrdunud särki, tumedat kappi ja peotäit nisu. Van Helmont pidas inimese higi aktiivseks aineks hiire genereerimise protsessis.

17.–18. sajandil tänu edusammudele madalamate organismide, loomade viljastamise ja arengu uurimisel, aga ka Itaalia loodusteadlase F. Redi (1626–1697) tähelepanekutele ja katsetele, Hollandi mikroskoobi uurija A. Leeuwenhoeki ( 1632-1723) ja itaalia teadlase L. Spallanzani (1729-1799), vene mikroskoopi M. M. Terekhovsky (1740-1796) jt usk spontaansesse põlvkonda õõnestati põhjalikult.

Kuid kuni mikrobioloogia rajaja Louis Pasteuri tööde ilmumiseni 10. sajandi keskel leidis see õpetus jätkuvalt järgijaid.

Spontaanse põlvkonna idee areng pärineb sisuliselt ajast, mil avalikkuse teadvuses domineerisid religioossed ideed.

Need filosoofid ja loodusteadlased, kes ei tahtnud omaks võtta kiriku õpetust "elu loomisest" tollasel teadmiste tasemel, jõudsid kergesti selle spontaanse põlvkonna ideeni.

Kuivõrd vastupidiselt usule loomisesse rõhutati ideed organismide loomulikust päritolust, oli spontaanse genereerimise idee teatud etapis progressiivne. Seetõttu olid kirik ja teoloogid sageli sellele ideele vastu.

Panspermia hüpotees.

Selle 1865. aastal välja pakutud hüpoteesi kohaselt. Saksa teadlase G. Richteri poolt ja lõpuks sõnastas Rootsi teadlane Arrhenius 1895. aastal, oleks elu võinud Maale tuua kosmosest.

Maavälise päritoluga elusorganismid sisenevad kõige tõenäolisemalt koos meteoriitide ja kosmilise tolmuga. See oletus põhineb andmetel mõnede organismide ja nende eoste kõrge vastupidavuse kohta kiirgusele, kõrgele vaakumile, madalatele temperatuuridele ja muudele mõjudele.

Siiski pole siiani usaldusväärseid fakte, mis kinnitaksid meteoriitidest leitud mikroorganismide maavälist päritolu.

Kuid isegi kui nad jõuaksid Maale ja tekitaksid meie planeedil elu, jääks elu algupära küsimus vastuseta.

Hüpotees biokeemiline evolutsioon.

1924. aastal sõnastasid biokeemik A. I. Oparin ja hilisem inglise teadlane J. Haldane (1929) hüpoteesi, mis käsitles elu süsinikuühendite pika evolutsiooni tulemusena.

Tänapäevase teooria elu tekke kohta Maal, mida nimetatakse biopoeesi teooriaks, sõnastas 1947. aastal inglise teadlane J. Bernal.

Praegu jaguneb elu kujunemise protsess tinglikult neljaks etapiks:

• 1. Madala molekulmassiga orgaaniliste ühendite (bioloogiliste monomeeride) süntees primaarse atmosfääri gaasidest.
• 2. Bioloogiliste polümeeride teke.
• 3. Väliskeskkonnast membraanide (protobiontide) abil eraldatud orgaaniliste ainete faasiliselt eraldatud süsteemide teke.
• 4. Kõige lihtsamate elusolendite omadustega rakkude teke, sealhulgas reproduktiivaparaat, mis tagab vanemrakkude omaduste ülekandumise tütarrakkudele.

Esimesed kolm etappi kuuluvad keemilise evolutsiooni perioodi ja neljandast algab bioloogiline evolutsioon.

Vaatleme üksikasjalikumalt protsesse, mille tulemusena võib elu tekkida Maal. Tänapäevaste ideede kohaselt tekkis Maa umbes 4,6 miljardit aastat tagasi. Selle pinna temperatuur oli väga kõrge (4000–8000 ° C) ning planeedi jahtudes ja gravitatsioonijõudude mõjul tekkis maakoor erinevate elementide ühenditest.

Degaseerimisprotsessid viisid atmosfääri, mis võib olla rikastatud lämmastiku, ammoniaagi, veeauru, süsinikdioksiidi ja süsinikmonooksiidiga. Selline atmosfäär ilmselt vähenes, mida tõendab metallide, nagu näiteks kahevalentse raua, olemasolu Maa kõige iidsemates kivimites.

Oluline on märkida, et atmosfääris leidus vesiniku, süsiniku, hapniku ja lämmastiku aatomeid, mis moodustasid 99% kõigist elusorganismide pehmetes kudedes sisalduvatest aatomitest.

Kuid selleks, et aatomid muutuksid keerukateks molekulideks, ei piisanud lihtsatest kokkupõrgetest. Vaja oli lisaenergiat, mis oli Maal kättesaadav vulkaanilise aktiivsuse, elektrilise välgulahenduse, radioaktiivsuse ja Päikese ultraviolettkiirguse tulemusena.

Vaba hapniku puudumine ei olnud ilmselt piisav tingimus elu tekkeks. Kui prebiootilisel perioodil oleks Maal vaba hapnik, siis ühelt poolt oksüdeeriks see sünteesitud orgaanilisi aineid ja teisalt neelaks atmosfääri ülakihtides osoonikihi moodustades suure energiaga ultraviolettkiirgust. Päike.

Vaadeldaval elu tekkeperioodil, mis kestis ligikaudu 1000 miljonit aastat, oli ultraviolettkiirgus ilmselt peamine energiaallikas orgaaniliste ainete sünteesil.

Oparin A.I.

Vesiniku-, lämmastiku- ja süsinikuühenditest oleks pidanud Maal vaba energia olemasolul esmalt tekkima lihtsad molekulid (ammoniaak, metaan jms lihtühendid).

Seejärel võivad need primaarses ookeanis olevad lihtsad molekulid reageerida üksteisega ja teiste ainetega, moodustades uusi ühendeid.

1953. aastal simuleeris Ameerika teadlane Stanley Miller mitmes katses tingimusi, mis eksisteerisid Maal umbes 4 miljardit aastat tagasi.

Juhtides elektrilahendusi läbi ammoniaagi, metaani, vesiniku ja veeauru segu, sai ta hulga aminohappeid, aldehüüde, piim-, äädik- ja muid orgaanilisi happeid. Ameerika biokeemik Cyril Ponnaperuma saavutas nukleotiidide ja ATP moodustumise. Nende ja sarnaste reaktsioonide käigus võivad esmase ookeani veed küllastuda erinevate ainetega, moodustades nn "primaarse puljongi".

Teine etapp koosnes orgaaniliste ainete edasistest transformatsioonidest ja keerukamate orgaaniliste ühendite, sealhulgas bioloogiliste polümeeride abiogeensest moodustumisest.

Ameerika keemik S. Fox valmistas aminohapete segusid, allutas need kuumusele ja saadi valgutaolisi aineid. Primitiivsel maal võiks valgusüntees toimuda maakoore pinnal. Tahkuva laava väikestesse süvenditesse ilmusid reservuaarid, mis sisaldasid vees lahustunud väikeseid molekule, sealhulgas aminohappeid.

Kui vesi aurustus või kuumadele kivimitele pritsis, reageerisid aminohapped, moodustades protenoide. Siis uhusid vihmad protenoide vette. Kui mõnel neist protenoididest oleks katalüütiline aktiivsus, siis võiks alata polümeeride ehk valgulaadsete molekulide süntees.

Kolmandat etappi iseloomustas spetsiaalsete koatservaadi tilkade, mis on polümeersete ühendite rühmad, vabanemine primaarses "toitainete puljongis". Mitmed katsed on näidanud, et koatservaadi suspensioonide ehk mikrosfääride moodustumine on tüüpiline paljudele lahuses olevatele bioloogilistele polümeeridele.

Koacervaadi tilkadel on mõned elusale protoplasmale iseloomulikud omadused, näiteks adsorbeerivad valikuliselt ümbritsevast lahusest aineid ning tänu sellele “kasvavad” ja suurendavad nende suurust.

Tänu sellele, et ainete kontsentratsioon koatservaadi tilkades oli kümneid kordi suurem kui ümbritsevas lahuses, suurenes oluliselt üksikute molekulide vahelise interaktsiooni võimalus.

On teada, et paljude ainete, eriti polüpeptiidide ja rasvade molekulid koosnevad osadest, millel on veega erinev seos. Molekulide hüdrofiilsed osad, mis paiknevad koatservaatide ja lahuse piiril, pöörduvad lahuse poole, kus veesisaldus on suurem.

Hüdrofoobsed osad on orienteeritud koatservaatide sisse, kus vee kontsentratsioon on madalam. Selle tulemusena omandab koatservaatide pind teatud struktuuri ja sellega seoses võime teatud aineid teatud suunas läbi lasta, teisi mitte.

Selle omaduse tõttu suureneb osade ainete kontsentratsioon koatservaatide sees veelgi, teiste kontsentratsioon aga väheneb ning koatservaatide komponentide vahelised reaktsioonid omandavad teatud suuna. Koacerveeritud tilgad muutuvad keskkonnast isoleeritud süsteemideks. Tekivad protorakud ehk protobiondid.

Keemilise evolutsiooni oluline etapp oli membraanistruktuuri kujunemine. Paralleelselt membraani väljanägemisega toimus ka ainevahetuse korrastamine ja paranemine. Selliste süsteemide metabolismi edasises komplikatsioonis pidid katalüsaatorid mängima olulist rolli.

Elusolendite üks peamisi omadusi on võime paljuneda, st luua koopiaid, mida ei saa eristada algmolekulidest. Seda omadust omavad nukleiinhapped, mis erinevalt valkudest on replikatsioonivõimelised.

Koatservaatides võib moodustuda protenoid, mis on võimeline katalüüsima nukleotiidide polümerisatsiooni koos lühikeste RNA ahelate moodustumisega. Need ahelad võivad toimida nii primitiivse geeni kui ka sõnumitooja RNA-na. Ei DNA, ribosoomid, ülekande-RNA-d ega valgusünteesi ensüümid pole selles protsessis veel osalenud. Nad kõik ilmusid hiljem.

Juba protobiontide tekkefaasis toimus tõenäoliselt looduslik valik, s.t ühtede vormide säilimine ja teiste elimineerimine (surm). Seega fikseeriti selektsiooni tõttu progressiivsed muutused protobiontide struktuuris.

Enesepaljunemiseks, replikatsiooniks ja muutlikkuseks võimeliste struktuuride ilmumine määrab ilmselt elu kujunemise neljanda etapi.

Nii tekkisid hilises Arheanis (umbes 3,5 miljardit aastat tagasi) väikeste veehoidlate või madalate, soojade ja toitaineterikaste merede põhjas esimesed primitiivsed elusorganismid, mis olid oma toitumisviisilt heterotroofsed, s.t nad toitusid. keemilise evolutsiooni käigus sünteesitud valmisorgaanilistel ainetel.

Nende metabolismi meetod oli tõenäoliselt kääritamine, orgaaniliste ainete ensümaatilise muundamise protsess, milles teised orgaanilised ained toimivad elektronide aktseptoritena.

Osa nendes protsessides vabanevast energiast salvestub ATP kujul. Võimalik, et mõned organismid kasutasid eluprotsesside jaoks ka redoksreaktsioonide energiat, s.t need olid kemosünteetikumid.

Aja jooksul vaba orgaanilise aine varud keskkonnas vähenesid ja eelise said organismid, kes on võimelised sünteesima orgaanilisi ühendeid anorgaanilistest.

Sel viisil tekkisid arvatavasti umbes 2 miljardit aastat tagasi esimesed fototroofsed organismid, nagu tsüanobakterid, mis olid võimelised kasutama valgusenergiat CO2-st ja H2O-st orgaaniliste ühendite sünteesimiseks, vabastades vaba hapnikku.

Üleminek autotroofsele toitumisele oli Maa elu evolutsiooni jaoks väga oluline mitte ainult orgaanilise aine reservide loomise, vaid ka atmosfääri hapnikuga küllastamise seisukohast. Samal ajal hakkas atmosfäär omandama oksüdeerivat iseloomu.

Osooniekraani ilmumine kaitses primaarseid organisme ultraviolettkiirte kahjulike mõjude eest ja tegi lõpu orgaaniliste ainete abiogeensele (mittebioloogilisele) sünteesile.

Need on kaasaegsed teaduslikud ideed elu tekke ja kujunemise peamistest etappidest Maal.

Visuaalne diagramm elu arengust Maal (klõpsatav)

Täiendus:

“Mustade suitsetajate” imeline maailm

Teaduses on pikka aega arvatud, et elusorganismid saavad eksisteerida ainult Päikese energiast. Jules Verne kirjeldas oma romaanis "Teekond Maa keskmesse" maa-alust maailma dinosauruste ja iidsete taimedega. See on siiski väljamõeldis. Aga kes oleks võinud arvata, et eksisteerib Päikese energiast isoleeritud maailm absoluutselt erinevate elusorganismidega. Ja ta leiti Vaikse ookeani põhjast.

Kahekümnenda sajandi viiekümnendatel aastatel usuti, et ookeani sügavustes ei saa elu eksisteerida. Auguste Piccardi batüskaafi leiutamine hajutas need kahtlused.

Tema poeg Jacques Picard laskus koos Don Walshiga batüskaafiga Trieste Mariaani süvikusse üle kümne tuhande meetri sügavusele. Päris põhjas nägid sukeldujad elusaid kalu.

Pärast seda hakkasid paljude riikide okeanograafilised ekspeditsioonid süvamerevõrkudega läbi kammima ookeanisügavust ja avastama uusi loomaliike, perekondi, ordu ja isegi klasse!

Batüskaafiga sukeldumine on paranenud. Jacques-Yves Cousteau ja paljude riikide teadlased tegid kalleid sukeldumisi ookeanide põhja.
70ndatel tehti avastus, mis muutis paljude teadlaste ideid. Galapagose saarte lähedal avastati kahe kuni nelja tuhande meetri sügavuselt rikkeid.
Ja põhjas avastati väikesed vulkaanid - hüdrotermid. Merevesi, langedes maakoore murdudesse, aurustus koos erinevate mineraalidega kuni 40 meetri kõrguste väikeste vulkaanide kaudu.
Neid vulkaane nimetati mustadeks suitsetajateks, kuna neist väljuv vesi oli must.

Kõige uskumatum on aga see, et sellises vees, mis on täidetud vesiniksulfiidi, raskmetallide ja erinevate mürgiste ainetega, õitseb elujõuline elu.

Mustadest suitsetajatest väljuva vee temperatuur ulatub 300° C. Päikesekiired ei tungi nelja tuhande meetri sügavusele ja seetõttu ei saa siin olla rikkalikku elu.
Isegi madalamas sügavuses kohtab põhjaorganisme väga harva, rääkimata sügavatest kuristikest. Seal toituvad loomad ülalt alla langevast orgaanilisest prahist. Ja mida suurem on sügavus, seda vähem viletsam on põhjaelu.
Mustanahaliste suitsetajate pindadelt leiti kemoautotroofseid baktereid, mis lagundavad planeedi sügavustest väljapursanud väävliühendeid. Bakterid katavad põhjapinna pideva kihiga ja elavad agressiivsetes tingimustes.
Need said toiduks paljudele teistele loomaliikidele. Kokku on kirjeldatud umbes 500 loomaliiki, kes elavad “mustade suitsetajate” ekstreemsetes tingimustes.

Teine avastus oli vestimentifera, mis kuulub veidrate loomade klassi - pogonophora.

Need on väikesed torukesed, mille otstest ulatuvad välja pikad kombitsatega torud. Nende loomade puhul on ebatavaline see, et neil puudub seedesüsteem! Nad astusid bakteritega sümbioosi. Vestimentifera sees on elund - trofosoom, kus elab palju väävlibaktereid.

Bakterid saavad eluks ajaks vesiniksulfiidi ja süsihappegaasi, üleliigse paljunevate bakterite sööb ära vestimentifera ise. Lisaks leiti lähedusest perekondadesse Calyptogena ja Bathymodiolus kuuluvad kahepoolmelised molluskid, mis samuti astusid bakteritega sümbioosi ja lakkasid sõltumast toidu otsimisest.

Süvamere hüdrotermilise maailma üks ebatavalisemaid olendeid on Alvinella Pompeian uss.

Neid nimetati analoogia tõttu Pompei vulkaani purskega - need olendid elavad kuuma vee tsoonis, mille temperatuur ulatub 50 ° C-ni, ja väävliosakeste tuhk langeb neile pidevalt. Ussid koos vestimentiferaga moodustavad tõelisi “aiasid”, mis pakuvad toitu ja peavarju paljudele organismidele.

Vestimentifera ja pompei usside kolooniate hulgas elavad neist toituvad krabid ja kümnejalgsed. Ka nende “aedade” hulgas on kaheksajalad ja angervaksa perekonna kalad. Mustanahaliste suitsetajate maailmas leidus ka ammu väljasurnud loomi, kes tõrjuti mujalt ookeanist välja, näiteks Neolepase kõrrelised.

Need loomad olid laialt levinud 250 miljonit aastat tagasi, kuid surid siis välja. Siin tunnevad kõre esindajad end rahulikult.

Mustade suitsetajate ökosüsteemide avastamisest on saanud bioloogia kõige olulisem sündmus. Selliseid ökosüsteeme on avastatud maailma ookeani erinevatest osadest ja isegi Baikali järve põhjast.

Pompei uss. Foto: life-grind-style.blogspot.com

Elu päritolu küsimus on tänapäeva loodusteaduse üks keerulisemaid küsimusi. Huvi oli tema vastu aga kogu aeg suur. Sellele küsimusele vastuse saamise raskus seisneb selles, et universumis miljardeid aastaid tagasi toimunud protsesse ja nähtusi on raske täpselt reprodutseerida. Samas köidab sellele probleemile enim tähelepanu praegune eluvormide ja avaldumisvormide mitmekesisus Maal. Tänapäeval eristatakse järgmisi elu tekke põhihüpoteese.

Kreatsionism

Selle hüpoteesi kohaselt on elu ja kõik Maad asustavad elusolendite liigid loonud Jumal. Pealegi toimus maailma jumalik loomine samaaegselt, nii et elu loomise protsess ise ei ole õigeaegselt jälgitav. Lisaks ei anna kreatsionism selget tõlgendust Looja Jumala päritolu kohta ja seetõttu on tal postulaadi iseloom. Seda elu tekke dogmat toetasid kuulus Rootsi loodusteadlane K. Linnaeus, aga ka silmapaistev vene keemik M. V. Lomonosov.

Spontaanse põlvkonna hüpotees

See hüpotees on variatsioon abiogenees- elu tekkimine elutust ainest. See hüpotees oli alternatiiv kreatsionismile, kui inimeste kogunenud teadmised elavast loodusest seadsid kahtluse alla elu loomise Jumala poolt. Vana-Kreeka filosoofid ja keskaegse Euroopa loodusteadlased uskusid elusorganismide tekkimisse elutust ainest. Nad uskusid ja püüdsid tõestada, et konnad ja putukad paljunevad niiskes pinnases, kärbsed mädanenud lihas jne. Arvamused elu spontaansest tekkest olid levinud peaaegu 18. sajandi lõpuni. Alles 19. sajandi keskel. Prantsuse teadlane Louis Pasteur tõestas, et bakterid on kõikjal. Veelgi enam, kõik elutud esemed "nakatuvad" nendega, kui steriliseerimist ei teostata. Seega kinnitas Pasteur teooriat biogenees- Elu saab tekkida ainult eelmisest elust. Teadlane lükkas lõpuks ümber mõiste elu spontaansest tekkest.

Panspermia hüpotees

1865. aastal esitas saksa teadlane G. Richter hüpoteesi panspermia, mille kohaselt võidi koos meteoriitide ja kosmilise tolmuga kosmosest Maale tuua elu. Selle hüpoteesi toetaja oli suur vene teadlane, kaasaegse biosfääri õpetuse looja V. I. Vernadski. Kaasaegsed uuringud kinnitavad mõnede mikroorganismide ja nende eoste suurt vastupidavust kiirgusele ja madalatele temperatuuridele. Viimasel ajal on teatatud, et meteoriitidest on leitud orgaanilise aine jälgi. Maale lähimat planeeti Marsi uurides leiti bakteritele sarnaseid struktuure ja veejälgi. Need leiud ei anna aga vastust elu päritolu küsimusele.

Biokeemiline hüpotees elu tekkest on praegu kõige levinum. See hüpotees esitati 20ndatel. eelmisel sajandil vene biokeemik A. I. Oparin ja inglise bioloog J. Haldane. See oli aluseks teaduslikele ideedele elu päritolu kohta.

Selle hüpoteesi olemus seisneb selles, et Maa arengu algfaasis oli pikk abiogeneesi periood. Elusorganismid selles ei osalenud. Orgaaniliste ühendite sünteesil oli energiaallikaks Päikeselt pärinev ultraviolettkiirgus. Päikesekiirgust osoonikiht ei hoidnud, sest iidse Maa atmosfääris ei olnud osooni ega hapnikku. Sünteesitud aminohappeid, suhkruid ja muid orgaanilisi ühendeid hoiti iidses ookeanis kümneid miljoneid aastaid. Nende kogunemine viis lõpuks homogeense massi moodustumiseni, mida Oparin nimetas "põhipuljongiks". Oparini sõnul tärkas elu just “ürgses puljongis”.

Oparin uskus, et otsustav roll elutute asjade muutumisel elusolenditeks on valkudel. Just valgud on võimelised moodustama kolloidseid komplekse, mis tõmbavad ligi veemolekule. Sellised kompleksid, sulandudes üksteisega, tekkisid koacerveerib- ülejäänud veemassist eraldatud ehitised.

Koacervaatidel olid mõned eluomadused. Nad võivad valikuliselt absorbeerida ümbritsevast lahusest aineid ja suurendada suurust - teatud toitumise ja kasvu välimus. Koatservaatide purustamisel tekkisid uued tilgad, mis säilitasid algse moodustumise põhiomadused - paljunemise nägemus. Kuid selleks, et muutuda esimesteks elusorganismideks, puudusid koatservaatidel paljunemise tagamiseks bioloogilised membraanid ja geneetiline teave.

Järgmine samm elu tekkes oli membraanide ilmumine. Need võivad tekkida veekogude pinda katvatest lipiidkiledest. Järgmisena lisati sellistele lipiidide moodustistele vees lahustatud valgud. Selle tulemusena omandas koatservaatide pind bioloogilise membraani struktuuri ja omadused. Selline membraan võiks juba teatud aineid läbi lasta ja teisi mitte.

Koatservaatide edasine kombineerimine nukleiinhapetega viis isereguleeruvate ja isepaljunevate esimeste elusorganismide moodustumiseni - protobiontid. Need primitiivsed primaarsed organismid olid anaeroobid ja heterotroofid, mis toitusid "ürgse puljongi" ainetest. Seega sai selle hüpoteesi kohaselt 1 miljardi aasta pärast elu tekkimine Maal lõpule.

Praegu eristatakse järgmisi elu tekke põhihüpoteese: kreatsionismi, spontaanse genereerimise, panspermia ja biokeemilise hüpoteese. Teadlaste kaasaegsete vaadete hulgas elu päritolu kohta on biokeemiline hüpotees kõige olulisem koht. Selle järgi tekkis elu Maal pika aja jooksul hapniku puudumisel kemikaalide ja pideva energiaallika juuresolekul.