Instituție de învățământ municipală

In medie şcoală cuprinzătoare № 45

Teorii despre originea vieții pe Pământ

Efectuat : elev din clasa a XI-a „B”

Nigmatullina Maria

Proveila : profesor de biologie

Trapueva L. S.

Celiabinsk

2010

1. Introducere

2. Ipoteze despre originea vieții

3. Genobioză și holobioză

4. Teoria Oparin–Haldane

5. Lumea ARN ca precursor al vieții moderne

6. Panspermie

7. Generarea spontană a vieții

8. Teoria stării de echilibru

9. Creaționismul

10. Teoria evoluției

11. Teoria darwiniană

12. Concluzie

Introducere

Teoriile referitoare la originea Pământului și a vieții de pe acesta, și într-adevăr întregul Univers, sunt variate și departe de a fi de încredere. Conform teoriei stării de echilibru, universul a existat pentru totdeauna. Potrivit altor ipoteze, Universul ar fi putut apărea dintr-o grămadă de neutroni ca urmare a „Big Bang-ului”, s-ar fi născut într-una dintre găurile negre sau a fost creat de Creator. Contrar credinței populare, știința nu poate respinge teza creației divine a Universului, la fel cum concepțiile teologice nu resping neapărat posibilitatea ca viața în procesul dezvoltării ei să dobândească trăsături care pot fi explicate pe baza legilor naturii. .

Ipoteze despre originea vieții

ÎN timp diferit Următoarele ipoteze au fost înaintate cu privire la originea vieții pe Pământ:

• Ipoteza evoluției biochimice
• Ipoteza panspermiei
• Ipoteza staționară a vieții
• Ipoteza generației spontane

Teorii generatie spontanaȘi stare echilibrată sunt de interes istoric sau filozofic, deoarece rezultatele cercetare științifică contrazice concluziile acestor teorii.

Teorie panspermie nu rezolvă problema fundamentală a originii vieții, doar o împinge în trecutul și mai nebulos al Universului, deși nu poate fi exclusă ca ipoteză despre începutul vieții pe Pământ.

Genobioză și holobioză

În funcție de ceea ce este considerat primar, există două abordări metodologice ale problemei originii vieții:

Genobioza- o abordare metodologică a problemei originii vieții, bazată pe credința în primatul unui sistem molecular cu proprietățile unui cod genetic primar.

Holobioza- o abordare metodologică a problemei originii vieții, bazată pe ideea primatului structurilor dotate cu capacitatea de a metaboliza elementar cu participarea unui mecanism enzimatic.

Teoria Oparin-Haldane

În 1924, viitorul academician Oparin a publicat un articol „Originea vieții”, care a fost tradus în engleză în 1938 și a reînviat interesul pentru teoria generației spontane. Oparin a sugerat că în soluții de compuși cu greutate moleculară mare pot spontan se formează zone de concentrare crescută, care sunt relativ separate de mediul extern și pot menține schimbul cu acesta. I-a sunat Coacervați picăturile, sau pur și simplu coacervează .

Potrivit teoriei sale, procesul care a dus la apariția vieții pe Pământ poate fi împărțit în trei etape:

• Apariția substanțelor organice
• Apariția proteinelor
• Apariția corpurilor proteice

Studiile astronomice arată că atât stelele, cât și sistemele planetare au apărut din materie de gaz și praf. Alături de metale și oxizii lor, conținea hidrogen, amoniac, apă și cea mai simplă hidrocarbură - metanul.

Condițiile pentru începerea procesului de formare a structurilor proteice au fost stabilite din momentul apariției oceanului primar. În mediul acvatic, derivații de hidrocarburi ar putea suferi modificări și transformări chimice complexe. Ca urmare a acestei complicații a moleculelor s-au putut forma substanțe organice mai complexe și anume carbohidrați.

Știința a demonstrat că, ca urmare a utilizării razelor ultraviolete, este posibilă sinteza artificială nu numai a aminoacizilor, ci și a altor substanțe biochimice. Conform teoriei lui Oparin, un pas suplimentar către apariția corpurilor proteice ar putea fi formarea de picături coacervate. În anumite condiții, învelișul apos al moleculelor organice a dobândit limite clare și a separat molecula de soluția înconjurătoare. Moleculele înconjurate de o înveliș de apă s-au unit, formând complexe multimoleculare - coacervate.

Picăturile de coacervat ar putea apărea și din simpla amestecare a diferiților polimeri. În acest caz, a avut loc auto-asamblarea moleculelor de polimer în formațiuni multimoleculare - picături vizibile la microscop optic.

Picăturile erau capabile să absoarbă substanțe din exterior în funcție de tip sisteme deschise. Când diferiți catalizatori (inclusiv enzime) au fost incluși în picături de coacervat, diverse reactii, în special polimerizarea monomerilor proveniți din mediul extern. Datorită acestui fapt, picăturile ar putea crește în volum și greutate și apoi se pot împărți în formațiuni fiice. Astfel, coacervatele ar putea să crească, să se înmulțească și să efectueze metabolismul.

Biologul britanic John Haldane și-a exprimat opinii similare.

Teoria a fost testată de Stanley Miller în 1953 în experimentul Miller-Urey. A pus un amestec de H 2 O, NH 3, CH 4, CO 2, CO într-un vas închis (Fig. 1) și a început să treacă prin el descărcări electrice. S-a dovedit că se formează aminoacizi. Mai târziu, în conditii diferite s-au obţinut alte zaharuri şi nucleotide. El a concluzionat că evoluția poate avea loc într-o stare separată de fază de soluție (coacervați). Cu toate acestea, un astfel de sistem nu se poate reproduce singur.

Teoria era justificată, cu excepția unei singure probleme, asupra căreia aproape toți experții în domeniul originii vieții închideseră de mult ochii. Dacă în mod spontan, prin sinteze aleatorii fără șablon, au apărut în coacervat un singur model de succes de molecule de proteine ​​(de exemplu, catalizatori eficienți care oferă un avantaj pentru un anumit coacervat în creștere și reproducere), atunci cum ar putea fi copiate pentru distribuție în interiorul coacervate, și cu atât mai mult pentru transmiterea la coacervații descendenți? Teoria nu a putut oferi o soluție la problemă reproducere exactă- în coacervat și în generații - structuri proteice eficiente unice, care apar aleatoriu. Cu toate acestea, s-a demonstrat că primele coacervate s-ar putea forma spontan din lipide sintetizate abiogen și ar putea intra în simbioză cu „soluții vii” - colonii de molecule de ARN autoreplicabile, printre care se numărau ribozimele care catalizează sinteza lipidelor și o astfel de comunitate este deja posibilă numiți-o organism.

Alexander Oparin (dreapta) în laborator

Lumea ARN ca precursor al vieții moderne

LA secolul XXI teoria Oparin-Haldane, care presupune apariția inițială a proteinelor, a cedat practic locul uneia mai moderne. Impulsul dezvoltării sale a fost descoperirea ribozimelor - molecule de ARN cu activitate enzimatică și, prin urmare, capabile să combine funcții care în celulele reale sunt îndeplinite în principal separat de proteine ​​și ADN, adică catalizarea reacțiilor biochimice și stocarea informațiilor ereditare. Astfel, se presupune că primele ființe vii au fost organisme ARN fără proteine ​​și ADN, iar prototipul lor ar putea fi un ciclu autocatalitic format din tocmai acele ribozime capabile să catalizeze sinteza propriilor copii.

Panspermie

Conform teoriei Panspermiei, propusă în 1865 de omul de știință german G. Richter și formulată în final de omul de știință suedez Arrhenius în 1895, viața ar fi putut fi adusă pe Pământ din spațiu. Organismele vii de origine extraterestră sunt cel mai probabil să intre cu meteoriți și praf cosmic. Această ipoteză se bazează pe date privind rezistența ridicată a unor organisme și a sporilor lor la radiații, vid profund, temperaturi scăzuteși alte influențe. Cu toate acestea, încă nu există date de încredere care să confirme originea extraterestră a microorganismelor găsite în meteoriți. Dar chiar dacă ar ajunge pe Pământ și ar da naștere vieții pe planeta noastră, întrebarea despre originea inițială a vieții ar rămâne fără răspuns.

Francis Crick și Leslie Orgel au propus o altă opțiune în 1973 - panspermia controlată, adică „infecția” deliberată a Pământului (împreună cu alte sisteme planetare) cu microorganisme livrate fără pilot. nava spatiala o civilizație extraterestră avansată care s-ar fi putut confrunta cu o catastrofă globală sau pur și simplu spera să terraformeze alte planete pentru o viitoare colonizare. Ei au dat două argumente principale în favoarea teoriei lor - universalitatea codului genetic (alte variante cunoscute ale codului sunt folosite mult mai rar în biosferă și diferă puțin de cea universală) și rolul semnificativ al molibdenului în unele enzime. Molibdenul este un element foarte rar sistem solar. Potrivit autorilor, este posibil ca civilizația originală să fi trăit lângă o stea îmbogățită în molibden.

Împotriva obiecției că teoria panspermiei (inclusiv controlată) nu rezolvă problema originii vieții, ei au înaintat următorul argument: pe planete de alt tip necunoscut nouă, probabilitatea originii vieții poate fi inițial mare. mai mare decât pe Pământ, de exemplu, datorită prezenței mineralelor speciale cu activitate catalitică ridicată.

În 1981, F. Crick a scris cartea „Viața însăși: originea și natura sa”, în care expune ipoteza panspermiei controlate mai detaliat decât în ​​articol și într-o formă populară.

Originea vieții pe Pământ este una dintre cele mai importante probleme ale științelor naturale. Chiar și în cele mai vechi timpuri, oamenii și-au pus întrebări despre unde provine. Natura vie, cum a apărut viața pe Pământ, unde este linia de tranziție de la neînsuflețit la viață etc. De-a lungul a zeci de secole, opiniile asupra problemei vieții s-au schimbat, s-au exprimat opinii idei diferite, ipoteze și concepte. Această întrebare îngrijorează omenirea până astăzi.

Unele idei și ipoteze despre originea vieții s-au răspândit în diferite perioade din istoria dezvoltării științelor naturale. În prezent, există cinci ipoteze pentru originea vieții:

1. Creaționismul este o ipoteză care afirmă că viața a fost creată de o ființă supranaturală ca urmare a unui act de creație, adică Dumnezeu.

2. Ipoteza stării de echilibru, conform căreia viața a existat dintotdeauna.

3. Ipoteza generării spontane a vieții, care se bazează pe ideea apariției repetate a vieții din materia nevii.

4. Ipoteza panspermiei, conform căreia viața a fost adusă pe Pământ din spațiul cosmic.

5. Ipoteza originii istorice a vieții prin evoluția biochimică.

Conform ipoteza creaţionistă care are cea mai lungă istorie, crearea vieții este un act al creației divine. Dovada în acest sens este prezența în organismele vii a unei forțe speciale, un „suflet” care controlează toate procesele vieții. Ipoteza creaționismului este inspirată din concepții religioase și nu are nimic de-a face cu știința.

Conform ipoteza starii de echilibru, viața nu a apărut niciodată, ci a existat pentru totdeauna împreună cu Pământul, remarcandu-se printr-o mare varietate de viețuitoare. Pe măsură ce condițiile de viață de pe Pământ s-au schimbat, s-au schimbat și speciile: unele au dispărut, altele au apărut. Această ipoteză se bazează în principal pe studii paleontologice. În esență, această ipoteză nu se referă la conceptele originii vieții, deoarece nu afectează în mod fundamental problema originii vieții.

Ipoteza originii spontane a vieții a fost promovat la China anticăși India ca alternativă la creaționism. Această ipoteză a fost susținută de gânditori Grecia antică(Platon, Aristotel), precum și oamenii de știință din perioada New Age (Galileo, Descartes, Lamarck). Conform acestei ipoteze, organismele vii (inferioare) pot apărea prin generare spontană din materie nevii care conține un fel de „principiu activ”. Deci, de exemplu, după Aristotel, insectele și broaștele, în anumite condiții, pot crește în nămol și sol umed; viermi și alge în apă stătătoare, dar larvele de muște zboară în carne putrezită pe măsură ce putrezește.

Cu toate acestea, deja de la începutul secolului al XVII-lea. Această înțelegere a originii vieții a început să fie pusă sub semnul întrebării. O lovitură semnificativă acestei ipoteze a fost adusă de naturalistul și medicul italian F. Redi (1626–1698), care în 1688 a dezvăluit esența apariției vieții în carnea putrezită. F. Redi și-a formulat principiul: „Toate ființele vii provin din viețuitoare” și a devenit fondatorul conceptului de biogeneză, care susținea că viața poate apărea doar din viața anterioară.

Microbiologul francez L. Pasteur (1822–1895) cu experimentele sale cu viruși a dovedit în cele din urmă inconsecvența ideii de generare spontană a vieții. Cu toate acestea, după ce a respins această ipoteză, el nu și-a propus a sa și nu a aruncat lumină asupra problemei originii vieții.

Cu toate acestea, experimentele lui L. Pasteur au avut mare importanțăîn obţinerea de material empiric bogat în domeniul microbiologiei timpului său.

Ipoteza panspermiei– despre originea nepământeană a vieții prin aducerea „embrionilor vieții” din spațiu pe Pământ – a fost exprimată pentru prima dată de biologul și medicul german G. Richter la sfârșitul secolului al XIX-lea. Conceptul de panspermie (din greacă. tigaie- toate, sperma– sămânță) permite posibilitatea originii vieții în momente diferite în diferite părți ale Universului și transferul acesteia în moduri diferite pe Pământ (meteoriți, asteroizi, praf cosmic).

Într-adevăr, acum au fost obținute unele date care indică posibilitatea formării de substanțe organice chimicîn condiţii de spaţiu. Astfel, în 1975, în solul lunar s-au găsit precursori de aminoacizi. Cei mai simpli compuși de carbon, inclusiv cei apropiați de aminoacizi, au fost descoperiți în norii interstelari. În meteoriți s-au găsit aldehide, apă, alcooli, acid cianhidric etc.

Conceptul de panspermie a fost împărtășit de marii oameni de știință sfârşitul XIX-lea– începutul secolului XX: chimistul și agronom german J. Liebig, fizicianul englez W. Thomson, naturalistul german G. Helmholtz, fizicianul suedez S. Arrhenius. În 1907, S. Arrhenius chiar a descris în scrierile sale modul în care sporii vii ai organismelor scapă în spațiul cosmic cu particule de praf de pe alte planete. Grăbindu-se prin vastele întinderi ale spațiului sub influența presiunii luminii stelelor, au ajuns pe planete și, acolo unde condițiile erau favorabile (inclusiv pe Pământ), au început viață nouă. Ideile de panspermie au fost susținute și de unii oameni de știință ruși: geofizicianul P. Lazarev, biologul L. Berg, biologul solului S. Kostychev.

Există o idee despre apariția vieții pe Pământ aproape din momentul formării sale. După cum știți, Pământul s-a format acum aproximativ 5 miliarde de ani. Aceasta înseamnă că viața ar fi putut apărea în timpul formării Sistemului Solar, adică în spațiu. Deoarece durata evoluției Pământului și a vieții pe acesta variază ușor, există o versiune conform căreia viața pe Pământ este o continuare a existenței sale eterne. Această poziție este apropiată de teoria existenței eterne a vieții în Univers. La scara procesului evolutiv global, se poate presupune că apariția vieții pe Pământ poate coincide aparent cu formarea și existența materiei. Academicianul V. Vernadsky a împărtășit ideea eternității vieții nu în contextul redistribuirii sale în spațiu, ci în sensul inseparabilității și interconexiunii dintre materie și viață. El a scris că „viața și materia sunt inseparabile, interconectate și nu există o secvență temporală între ele”. Biologul și geneticianul rus Timofeev-Resovsky (1900-1982) arată aceeași idee. În scurta sa schiță a teoriei evoluției (1977), el a observat cu inteligență: „Suntem cu toții atât de materialiști încât suntem cu toții nebunește preocupați de cum a apărut viața. În același timp, nu ne interesează cum a apărut materia. Totul este simplu aici. Materia este eternă, a fost întotdeauna și nu este nevoie de întrebări. Întotdeauna a fost. Dar viața, vezi tu, trebuie neapărat să apară. Sau poate și ea a fost mereu acolo. Și nu este nevoie de întrebări, pur și simplu a fost mereu acolo, asta-i tot.”

Pentru a susține panspermia, literatura de știință populară oferă „fapte” despre obiecte zburătoare neidentificate, sosirea extratereștrilor pe Pământ și picturi topologice în stâncă.

Cu toate acestea, acest concept nu are dovezi serioase și multe argumente i se opun. Se știe că gama condițiilor de viață pentru existența viețuitoarelor este destul de restrânsă. Prin urmare, este puțin probabil ca organismele vii să supraviețuiască în spațiu sub influența razelor ultraviolete, a razelor X și a radiațiilor cosmice. Dar nu poate fi exclusă posibilitatea introducerii anumitor factori precondiți ai vieții pe planeta noastră din spațiu. Trebuie remarcat că acest lucru nu are o importanță fundamentală, deoarece conceptul de panspermie nu rezolvă în mod fundamental problema originii vieții, ci doar o transferă dincolo de Pământ, fără a dezvălui însuși mecanismul formării sale.

Astfel, niciuna dintre cele patru ipoteze enumerate nu a fost până acum confirmată de studii experimentale de încredere.

A cincea ipoteză pare cea mai convingătoare din punctul de vedere al științei moderne - ipoteza originii vieţii în trecutul istoric ca urmare a evoluţiei biochimice. Autorii săi sunt biochimistul autohton, academicianul A. Oparin (1923) și fiziologul englez S. Haldane (1929). Vom discuta această ipoteză în detaliu în secțiunea următoare.

Ipoteza originii vieții în trecutul istoric ca urmare a evoluției biochimice de A. I. Oparin

Din punctul de vedere al ipotezei lui A. Oparin, precum și din punctul de vedere al științei moderne, apariția vieții din materia neînsuflețită s-a produs ca urmare a proceselor naturale din Univers pe parcursul lungii evoluții a materiei. Viața este o proprietate a materiei care a apărut pe Pământ la un anumit moment al istoriei sale. Acesta este rezultatul unor procese care au loc mai întâi timp de multe miliarde de ani la scara Universului și apoi de sute de milioane de ani pe Pământ.

A. Oparin a identificat mai multe etape ale evoluției biochimice, al căror scop final era o celulă vie primitivă. Evoluția a decurs după următoarea schemă:

1. Evoluția geochimică a planetei Pământ, sinteza celor mai simpli compuși, precum CO 2, 1 h[H 3, H 2 0 etc., trecerea apei de la starea de vapori la cea lichidă ca urmare a răcirea Pământului. Evoluția atmosferei și a hidrosferei.

2. Formarea substanţelor organice - aminoacizi - din compuşi anorganici şi acumularea lor în oceanul primar ca urmare a influenţei electromagnetice a Soarelui, radiaţiilor cosmice şi a descărcărilor electrice.

3. Complicație treptată compuși organici și formarea structurilor proteice.

4. Izolarea structurilor proteice din mediu, formarea complexelor apoase și crearea unei învelișuri apoase în jurul proteinelor.

5. Fuziunea unor astfel de complexe și formarea de coacervate (din lat. coacervus– cheag, grămada, acumulare), capabilă să facă schimb de materie și energie cu mediu inconjurator.

6. Absorbția metalelor de către coacervați, ceea ce a dus la formarea de enzime care accelerează procesele biochimice.

7. Formarea limitelor lipidice hidrofobe între coacervate și mediul extern, ceea ce a dus la formarea unor membrane semipermeabile, care au asigurat stabilitatea funcționării coacervatului.

8. Dezvoltarea în cursul evoluţiei în aceste formaţiuni de procese de autoreglare şi auto-reproducere.

Astfel, conform ipotezei lui A. Oparin, a apărut o formă primitivă de materie vie. Aceasta este, în opinia sa, evoluția prebiologică a materiei.

Academicianul V. Vernadsky a asociat apariția vieții cu un salt puternic care a întrerupt evoluția fără viață a scoarței terestre. Acest salt (bifurcație) a introdus atât de multe contradicții în evoluție încât au creat condițiile originii vieții.

Originea vieții pe Pământ este una dintre cele mai dificile și în același timp relevante și interes Întreabăîn știința naturală modernă.

Pământul s-a format probabil cu 4,5-5 miliarde de ani în urmă dintr-un nor gigant de praf cosmic. ale căror particule au fost comprimate într-o minge fierbinte. Vaporii de apă au fost eliberați din ea în atmosferă, iar apa a căzut din atmosferă pe Pământul care se răcea încet timp de milioane de ani sub formă de ploaie. Un Ocean preistoric s-a format în depresiunile suprafeței pământului. Viața originală a apărut în ea acum aproximativ 3,8 miliarde de ani.

Apariția vieții pe Pământ

Cum a apărut planeta însăși și cum au apărut mările pe ea? Există o teorie larg acceptată despre asta. Potrivit acesteia, Pământul a fost format din nori de praf cosmic care conțineau toate cele cunoscute în natură elemente chimice, care au fost comprimate într-o minge. Vaporii de apă fierbinți au scăpat de pe suprafața acestei mingi înroșite, învăluindu-o într-o acoperire de nori continuă.Vaporii de apă din nori s-au răcit încet și s-au transformat în apă, care a căzut sub formă de ploi continue abundente pe cele încă fierbinți, arzătoare. Pământ. La suprafața sa s-a transformat din nou în vapori de apă și a revenit în atmosferă. De-a lungul a milioane de ani, Pământul a pierdut treptat atât de multă căldură încât suprafața sa lichidă a început să se întărească pe măsură ce s-a răcit. Așa s-a format scoarța terestră.

Au trecut milioane de ani, iar temperatura suprafeței Pământului a scăzut și mai mult. Apa pluvială a încetat să se evapore și a început să curgă în bălți uriașe. Astfel a început influența apei asupra suprafața pământului. Și atunci, din cauza scăderii temperaturii, s-a produs o adevărată inundație. Apa, care se evaporase anterior în atmosferă și s-a transformat în componenta sa, a căzut continuu pe Pământ, cu tunete și fulgere, din nori au căzut averse puternice.

Încetul cu încetul, apa s-a acumulat în cele mai adânci depresiuni ale suprafeței pământului, care nu au mai avut timp să se evapore complet. Era atât de mult încât treptat s-a format pe planetă un Ocean preistoric. Fulgerul a stricat cerul. Dar nimeni nu a văzut asta. Nu exista încă viață pe Pământ. Ploaia continuă a început să erodeze munții. Apa curgea din ele în râuri zgomotoase și râuri furtunoase. De-a lungul a milioane de ani, fluxurile de apă au erodat profund suprafața pământului și au apărut văi în unele locuri. Conținutul de apă din atmosferă a scăzut și s-a acumulat din ce în ce mai mult pe suprafața planetei.

Învelișul continuu de nori a devenit mai subțire, până când într-o bună zi prima rază de soare a atins Pământul. Ploaia continuă a încetat. Cea mai mare parte a pământului a fost acoperită de Oceanul preistoric. De la ea straturile superioare apa a spălat cantități uriașe de minerale și săruri solubile, care au ajuns în mare. Apa din ea s-a evaporat continuu, formând nori, iar sărurile s-au depus și, în timp, a avut loc o salinizare treptată. apa de mare. Aparent, în unele condiții care existau în antichitate, s-au format substanțe din care au apărut forme cristaline speciale. Au crescut, ca toate cristalele, și au dat naștere la noi cristale, care au adăugat din ce în ce mai multe substanțe.

Lumina soarelui și, eventual, descărcări electrice foarte puternice au servit ca sursă de energie în acest proces. Poate că primii locuitori ai Pământului - procariote, organisme fără nucleu format, similare bacteriilor moderne - au apărut din astfel de elemente. Erau anaerobi, adică nu foloseau oxigen liber pentru respirație, care încă nu exista în atmosferă. Sursa de hrană pentru ei au fost compușii organici care au apărut pe Pământul neînsuflețit ca urmare a expunerii la radiațiile ultraviolete de la Soare, a descărcărilor de fulgere și a căldurii generate în timpul erupțiilor vulcanice.

Viața exista atunci într-o peliculă bacteriană subțire la fundul rezervoarelor și în locuri umede. Această eră a dezvoltării vieții se numește Archean. Din bacterii, și poate într-un mod complet independent, minuscule organisme unicelulare- cele mai vechi animale simple.

Cum arăta Pământul primitiv?

Să avansăm rapid până acum 4 miliarde de ani. Atmosfera nu conține oxigen liber, se găsește doar în oxizi. Aproape niciun sunet în afară de fluierul vântului, șuieratul apei care erupe cu lavă și impactul meteoriților pe suprafața Pământului. Fara plante, fara animale, fara bacterii. Poate așa arăta Pământul când a apărut viața pe el? Deși această problemă a fost de multă vreme preocupare pentru mulți cercetători, opiniile lor cu privire la această problemă variază foarte mult. Rocile ar putea indica condițiile de pe Pământ la acea vreme, dar au fost distruse cu mult timp în urmă ca urmare a proceselor geologice și a mișcărilor scoarței terestre.

Teorii despre originea vieții pe Pământ

În acest articol vom vorbi pe scurt despre mai multe ipoteze pentru originea vieții, reflectând ideile științifice moderne. Potrivit lui Stanley Miller, un cunoscut expert în domeniul originii vieții, putem vorbi despre originea vieții și începutul evoluției ei din momentul în care moleculele organice s-au autoorganizat în structuri care au fost capabile să se reproducă. . Dar acest lucru ridică alte întrebări: cum au apărut aceste molecule; de ce s-au putut reproduce și să se adune în acele structuri care au dat naștere organismelor vii; ce conditii sunt necesare pentru asta?

Există mai multe teorii despre originea vieții pe Pământ. De exemplu, una dintre ipotezele de lungă durată spune că a fost adus pe Pământ din spațiu, dar nu există dovezi concludente în acest sens. În plus, viața pe care o cunoaștem este surprinzător de adaptată să existe tocmai în condiții terestre, așa că dacă ar fi apărut în afara Pământului, ar fi fost pe o planetă de tip terestru. Majoritatea oamenilor de știință moderni cred că viața își are originea pe Pământ, în mările sale.

Teoria biogenezei

În dezvoltarea doctrinelor despre originea vieții, teoria biogenezei - originea viețuitoarelor numai din viețuitoare - ocupă un loc semnificativ. Dar mulți îl consideră insuportabil, deoarece contrastează fundamental viu cu neînsuflețit și afirmă ideea de eternitate a vieții, respinsă de știință. Abiogeneza - ideea originii viețuitoarelor din lucrurile nevii - ipoteza originală teoria modernă originea vieții. În 1924, celebrul biochimist A.I. Oparin a sugerat că, cu descărcări electrice puternice în atmosfera pământului, care în urmă cu 4-4,5 miliarde de ani consta din amoniac, metan, dioxid de carbon și vapori de apă, ar putea apărea cei mai simpli compuși organici, necesari pentru apariția viaţă. Previziunea academicianului Oparin s-a adeverit. În 1955, cercetătorul american S. Miller, trecând sarcini electrice printr-un amestec de gaze și vapori, a obținut cei mai simpli acizi grași, uree, acetic și acid formicși mai mulți aminoacizi. Astfel, la mijlocul secolului al XX-lea, sinteza abiogenă a substanțelor asemănătoare proteinelor și a altor substanțe organice a fost efectuată experimental în condiții care reproduceau condițiile Pământului primitiv.

Teoria panspermiei

Teoria panspermiei este posibilitatea de a transfera compuși organici, spori de microorganisme dintr-un corp cosmic altcuiva. Dar nu răspunde deloc la întrebarea: cum a apărut viața în Univers? Este nevoie de fundamentarea apariției vieții în acel punct al Universului, a cărui vârstă, conform teoriei Big Bang, este limitată la 12-14 miliarde de ani. Înainte de această perioadă nu existau nici măcar particule elementare. Și dacă nu există nuclee și electroni, nu există substanțe chimice. Apoi, în câteva minute, au apărut protonii, neutronii, electronii, iar materia a intrat pe calea evoluției.

Pentru a susține această teorie, sunt folosite mai multe observări de OZN-uri, picturi pe stâncă cu obiecte asemănătoare rachetelor și „astronauți” și rapoarte despre presupuse întâlniri cu extratereștri. La studierea materialelor meteoriților și cometelor, în ele au fost descoperiți mulți „precursori ai vieții” - substanțe precum cianogeni, acid cianhidric și compuși organici, care ar fi putut juca rolul de „semințe” care au căzut pe Pământul gol.

Susținătorii acestei ipoteze au fost laureații Premiul Nobel F. Crick, L. Orgel. F. Crick s-a bazat pe două dovezi indirecte: universalitatea codului genetic: necesitatea metabolismului normal al tuturor ființelor vii de molibden, care este acum extrem de rar pe planetă.

Originea vieții pe Pământ este imposibilă fără meteoriți și comete

Un cercetător de la Universitatea Texas Tech, după ce a analizat o cantitate imensă de informații colectate, a prezentat o teorie despre modul în care s-ar putea forma viața pe Pământ. Omul de știință este încrezător că apariția formelor timpurii cea mai simplă viață pe planeta noastră ar fi fost imposibil fără participarea cometelor și meteoriților care au căzut pe ea. Cercetătorul și-a împărtășit munca la cea de-a 125-a întâlnire anuală a Societății Geologice din America, care a avut loc pe 31 octombrie la Denver, Colorado.

Autorul lucrării, profesor de geoștiințe la Texas Tech University (TTU) și curator al muzeului de paleontologie al universității, Sankar Chatterjee, a spus că a ajuns la această concluzie după ce a analizat informații despre istoria geologică timpurie a planetei noastre și a comparat acest lucru. date cu diverse teorii ale evoluţiei chimice.

Expertul consideră că această abordare face posibilă explicarea uneia dintre cele mai ascunse și incomplet studiate perioade din istoria planetei noastre. Potrivit multor geologi, cea mai mare parte a „bombardelor” spațiale, la care au luat parte comete și meteoriți, au avut loc acum aproximativ 4 miliarde de ani. Chatterjee crede că cea mai timpurie viață de pe Pământ s-a format în cratere lăsate de meteoriți și comete care cădeau. Și, cel mai probabil, acest lucru s-a întâmplat în perioada „bombardamentului puternic târziu” (acum 3,8-4,1 miliarde de ani), când ciocnirea obiectelor spațiale mici cu planeta noastră a crescut brusc. În acel moment, au existat câteva mii de cazuri de căderi de comete. Interesant este că această teorie este susținută indirect de Modelul de la Nisa. Potrivit acesteia, numărul real de comete și meteoriți care ar fi trebuit să cadă pe Pământ în acel moment corespunde numărului real de cratere de pe Lună, care, la rândul său, a fost un fel de scut pentru planeta noastră și nu a permis bombardarea nesfârșită. să-l distrugă.

Unii oameni de știință sugerează că rezultatul acestui bombardament este colonizarea vieții în oceanele Pământului. Cu toate acestea, mai multe studii pe această temă indică faptul că planeta noastră are mai multe rezerve de apă decât ar trebui. Și acest exces este atribuit cometelor care au venit la noi din Norul Oort, care se presupune că se află la un an lumină distanță de noi.

Chatterjee subliniază că craterele create de aceste ciocniri au fost umplute cu apă topită de la comete înseși, precum și cu elementele chimice necesare pentru a forma organisme simple. În același timp, omul de știință consideră că acele locuri în care viața nu a apărut nici după un astfel de bombardament s-au dovedit pur și simplu a fi nepotrivite pentru asta.

„Când Pământul s-a format în urmă cu aproximativ 4,5 miliarde de ani, era complet nepotrivit ca organismele vii să apară pe el. Era un adevărat cazan fierbinte de vulcani, gaze fierbinți otrăvitoare și meteoriți care cădeau constant pe el”, scrie revista online AstroBiology, citându-l pe om de știință.

„Și după un miliard de ani, a devenit o planetă liniștită și pașnică, bogată în rezerve uriașe de apă, locuită de diverși reprezentanți ai vieții microbiene - strămoșii tuturor ființelor vii.”

Viața pe Pământ ar fi putut apărea datorită argilei

Un grup de oameni de știință condus de Dan Luo de la Universitatea Cornell a venit cu ipoteza că argila obișnuită ar putea servi drept concentrator pentru biomoleculele antice.

Inițial, cercetătorii nu au fost preocupați de problema originii vieții - ei căutau o modalitate de a crește eficiența sistemelor de sinteză a proteinelor fără celule. În loc să permită ADN-ului și proteinelor sale de susținere să plutească liber în amestecul de reacție, oamenii de știință au încercat să le forțeze în particule de hidrogel. Acest hidrogel, ca un burete, a absorbit amestecul de reacție, a absorbit moleculele necesare și, ca urmare, toate componentele necesare au fost blocate într-un volum mic - similar cu ceea ce se întâmplă într-o celulă.

Autorii studiului au încercat apoi să folosească argila ca înlocuitor ieftin de hidrogel. Particulele de argilă s-au dovedit a fi similare cu particulele de hidrogel, devenind un fel de microreactoare pentru biomoleculele care interacționează.

După ce au primit astfel de rezultate, oamenii de știință nu au putut să nu-și amintească problema originii vieții. Particulele de argilă, cu capacitatea lor de a absorbi biomolecule, ar putea servi de fapt ca primii bioreactoare pentru primele biomolecule, înainte ca acestea să dobândească încă membrane. Această ipoteză este susținută și de faptul că leșierea silicaților și a altor minerale din roci pentru a forma argilă a început, conform estimărilor geologice, chiar înainte, potrivit biologilor, ca cele mai vechi biomolecule să înceapă să se unească în protocelule.

În apă, sau mai precis într-o soluție, s-ar putea întâmpla puțin, deoarece procesele dintr-o soluție sunt absolut haotice, iar toți compușii sunt foarte instabili. Știința modernă consideră argila - mai precis, suprafața particulelor de minerale argiloase - ca o matrice pe care s-ar putea forma polimerii primari. Dar aceasta este, de asemenea, doar una dintre multele ipoteze, fiecare având propriile sale puncte forte și puncte slabe. Dar pentru a simula originea vieții la scară completă, chiar trebuie să fii Dumnezeu. Deși în Occident astăzi apar deja articole cu titlurile „Cell Construction” sau „Cell Modeling”. De exemplu, unul dintre ultimii laureatii Nobel James Szostak încearcă acum să creeze modele de celule eficiente care să se înmulțească singure, reproducând propriul lor fel.

Problema originii și evoluției vieții este una dintre cele mai interesante și, în același timp, cel mai puțin explorate probleme legate de filozofie și religie. De-a lungul aproape a întregii istorii a dezvoltării gândirii științifice, s-a crezut că viața este un fenomen generat spontan.

Principalele teorii:

1) viața a fost creată de Creator la un anumit moment - creaționism (din lat. creatie - creare);

2) viața a apărut spontan din materie nevie;

3) viața a existat întotdeauna;

4) viața a fost adusă pe Pământ din spațiu;

5) viața a apărut ca urmare a evoluției biochimice.

Conform teoriei creaţionism , originea vieții se referă la un eveniment specific din trecut care poate fi calculat. Organismele care locuiesc astăzi pe Pământ provin din tipurile de bază de ființe vii create individual. Speciile create au fost de la bun început superb organizate și înzestrate cu capacitatea de a avea o oarecare variabilitate în anumite limite (microevoluție).

Teoria originii spontane a vieții a existat în Babilon, Egipt și China ca alternativă la creaționism. Se întoarce la Empedocle și Aristotel: anumite „particule” ale unei substanțe conțin un anumit „principiu activ”, care, în anumite condiții, poate crea un organism viu. Aristotel credea că principiul activ se află într-un ou fertilizat, lumina soarelui și carnea putrezită. Pentru Democrit, începutul vieții a fost în noroi, pentru Thales - în apă, pentru Anaxagoras - în aer.

Odată cu răspândirea creștinismului, ideile generației spontane au fost declarate eretice și multă vreme nu au mai fost amintite. Dar Helmont a venit cu o rețetă pentru a produce șoareci din grâu și rufe murdare. Bacon credea că degradarea este germenul unei noi nașteri. Ideile de generare spontană a vieții au fost susținute de Copernic, Galileo, Descartes, Harvey, Hegel, Lamarck, Goethe și Schelling.

L. Pasteur a arătat în cele din urmă în 1860 că bacteriile pot apărea în soluții organice numai dacă au fost introduse acolo mai devreme. Și pentru a scăpa de microorganisme este necesară sterilizarea, numită pasteurizare . Prin urmare, s-a întărit ideea că un nou organism nu poate veni decât dintr-unul viu.

Suporteri teorii ale existenței eterne a vieții cred că pe un Pământ care există mereu, unele specii au fost forțate să dispară sau să își schimbe brusc numărul în anumite locuri din cauza schimbărilor conditii externe. Un concept clar pe această cale nu a fost dezvoltat, deoarece există unele lacune și ambiguități în înregistrarea fosilă a Pământului.

Ipoteza despre apariția vieții pe Pământ ca urmare a transferului anumitor embrioni de viață de pe alte planete se numește panspermie (din greaca tigaie- toate, fiecare și sperma- sămânță). Teoria panspermiei nu oferă un mecanism care să explice originea primară a vieții și mută problema într-un alt loc din Univers. Având originea în spațiu, viața a rămas pentru mult timp în animație suspendată aproape T= O K și a fost adus pe Pământ de meteoriți. La începutul secolului al XX-lea. Arrhenius a venit cu ideea de radiopanspermie. El a descris modul în care particulele de materie, boabele de praf și sporii vii ai microorganismelor scapă de pe planetele locuite în spațiul cosmic. Ei, menținând vitalitatea, zboară în Univers datorită presiunii ușoare și, ajungând pe o planetă cu condiții potrivite, încep o nouă viață.

În secolul trecut, la studierea substanței meteoriților și cometelor, au fost descoperiți mulți „precursori ai viețuitoarelor” - compuși organici, apă, formaldehidă, cianogeni. Adepții moderni ai conceptului de panspermie cred că viața a fost adusă pe Pământ accidental sau intenționat extratereștrii spațiului. Ipoteza panspermiei este susținută de punctul de vedere al astronomilor Ch. Wickramasinghe (Sri Lanka) și F. Hoyle (Marea Britanie). Ei cred că în spațiul cosmic, în principal în norii de gaz și praf, în cantitati mari microorganismele sunt prezente, unde, conform oamenilor de știință, se formează. Apoi, aceste microorganisme sunt capturate de comete, care apoi, trecând în apropierea planetelor, „seamănă germenii vieții”.

Prima teorie științifică privind originea organismelor vii pe Pământ a fost creată de biochimistul sovietic A.I. Oparin. În 1924, a publicat lucrări în care a conturat idei despre cum ar fi putut apărea viața pe Pământ. Conform acestei teorii, viața a apărut în condiții specifice pământ străvechi, și este considerat ca un rezultat natural al evoluției chimice a compușilor de carbon din Univers. Conform acestei teorii, procesul care a dus la apariția vieții pe Pământ poate fi împărțit în trei etape:

1) Apariția substanțelor organice.

2) Formarea de biopolimeri (proteine, acizi nucleici, polizaharide, lipide etc.) din substanţe organice mai simple.

3) Apariția organismelor primitive care se reproduc pe sine.

În idei despre originea vieţii ca urmare a evoluţiei biochimice Evoluția planetei în sine joacă un rol important. Pământul există de aproape 4,5 miliarde de ani, iar viața organică de aproximativ 3,5 miliarde de ani. Pământul tânăr era o planetă fierbinte cu o temperatură de 5...8 10 3 K. Pe măsură ce se răcea, metalele refractare și carbonul s-au condensat, formând scoarța terestră. Atmosfera Pământului primordial era foarte diferită de cea modernă. Gazele ușoare - hidrogen, heliu, azot, oxigen, argon etc. - nu au fost încă reținute suficient planetă densă, iar compușii mai grei au rămas (apă, amoniac, dioxid de carbon, metan).

Când temperatura Pământului a scăzut sub 100 °C, vaporii de apă au început să se condenseze, formând Oceanul Mondial. În acest moment, a avut loc sinteza abiogenă, adică în oceanele terestre primare, saturate cu diverși compuși chimici simpli, „în bulionul primar”, sub influența căldurii vulcanice, a descărcărilor de fulgere, a radiațiilor ultraviolete intense și a altor factori de mediu, a început sinteza compușilor organici mai complecși și apoi biopolimeri. Formarea substanțelor organice a fost facilitată de absența organismelor vii - consumatori de materie organică - și a principalului agent oxidant - oxigenul. Molecule complexe de aminoacizi s-au combinat aleatoriu în peptide, care, la rândul lor, au creat proteinele originale. Din aceste proteine ​​au fost sintetizate ființe vii primare de dimensiuni microscopice.

Cea mai dificilă problemă în teoria modernă a evoluției este transformarea substanțelor organice complexe în organisme vii simple. Oparin credea asta un rol vitalîn transformarea lucrurilor nevii în vie aparţine proteinelor. Aparent, moleculele de proteine, atrăgând molecule de apă, au format complexe hidrofile coloidale. Fuziunea ulterioară a unor astfel de complexe între ele a condus la separarea coloizilor din mediu acvatic(coacervare). La granița dintre coacervat (din lat. coacervus- cheag, grămada) și mediul aliniat moleculele lipidice - primitive membrana celulara. Se presupune că coloizii ar putea face schimb de molecule cu mediul (un prototip de nutriție heterotrofă) și ar putea acumula anumite substanțe.

Primele organisme de pe pământ au fost unicelulare - procariote. După câteva miliarde de ani, eucariotele s-au format și, odată cu aspectul lor, a apărut o alegere de stiluri de viață vegetale sau animale, diferența dintre care constă în metoda de nutriție și este asociată cu procesul de fotosinteză. Este însoțită de intrarea oxigenului în atmosferă; conținutul actual de oxigen în atmosferă de 21% a fost atins în urmă cu 25 de milioane de ani, ca urmare a dezvoltării intensive a plantelor.