Pochodzenie życia na Ziemi: teorie, hipotezy, pojęcia

Życie jest największym cudem, jaki istnieje na naszej planecie. Problematyka jego badań zajmuje obecnie nie tylko biologów, ale także fizyków, matematyków, filozofów i innych naukowców. Oczywiście najtrudniejsza zagadka to początek życia na Ziemi.

Do tej pory naukowcy spierali się o to, jak do tego doszło. Dziwne, jak może się wydawać, znaczący wkład w badanie tego zjawiska wywarła filozofia: ta nauka pozwala wyciągnąć właściwe wnioski, podsumowując ogromne ilości informacji. Jakie wersje dzisiejszych naukowców są prowadzone na całym świecie? Oto aktualne teorie pochodzenia życia na Ziemi:

• Pojęcie spontanicznego generowania.
• Kreacjonizm, czyli teoria boskiego stworzenia.
• Zasada stanu stacjonarnego.
• Panspermia, której zwolennicy spierają się o naturalną "wydajność" każdej planety, gdzie istnieją odpowiednie warunki. W szczególności pomysł ten został opracowany we właściwym czasie przez notorycznego akademika Vernadsky'ego.
• Ewolucja biochemiczna według A. I. Oparin.

Rozważmy bardziej szczegółowo wszystkie te teorie pochodzenia życia na Ziemi.

Materializm i idealizm

Nawet w średniowieczu i wcześniej, w świecie arabskim, niektórzy naukowcy, nawet ryzykując własnym życiem, zakładali, że świat mógł powstać w wyniku pewnych procesów naturalnych, bez udziału boskiej istoty. To byli pierwsi materialiści. W związku z tym wszystkie inne punkty widzenia, które przewidywały Boską interwencję w stworzenie wszystkich rzeczy, były idealistyczne. W związku z tym jest całkiem możliwe, aby wziąć pod uwagę pochodzenie życia na Ziemi z tych dwóch pozycji.

Kreacjoniści twierdzą, że życie może być stworzone tylko przez Boga, podczas gdy materialiści promują teorię pojawiania się pierwszych związków organicznych i życia z substancji nieorganicznych. Ich wersja opiera się na trudnościach lub niemożności zrozumienia tych procesów, które zaowocowały życiem w jego nowoczesnej formie. Jest to interesujące, ale współczesny Kościół popiera tę hipotezę tylko częściowo. Z punktu widzenia tych najbardziej przyjaznych naukowcom, główna Myśl Stwórcy jest naprawdę niemożliwa do zrozumienia, ale możemy określić zjawiska i procesy, w których powstało życie. Jednak nadal jest to bardzo dalekie od prawdziwie naukowego podejścia.

Obecnie dominujący punkt widzenia materialistów. Jednak nie zawsze przedstawiali nowoczesne teorie pochodzenia życia. Tak więc hipoteza, że ​​narodziny i ewolucja życia na Ziemi pojawiły się spontanicznie, była początkowo popularna, a zwolennicy tego zjawiska napotkali na początku XIX wieku.

Zwolennicy tej koncepcji argumentowali, że istnieją pewne prawa natury, które określają możliwość dowolnego przejścia związków nieorganicznych w organiczne, a następnie arbitralne tworzenie życia. Dotyczy to również teorii stworzenia "homunkulusa", osoby sztucznej. Generalnie, spontaniczne generowanie życia na Ziemi jest wciąż uważane przez niektórych "specjalistów" poważnie ... Przynajmniej dobrze, że mówią o bakteriach i wirusach.

Oczywiście, błędność takiego podejścia została później udowodniona, ale odegrała ważną rolę, dając ogromną ilość cennego materiału empirycznego. Zauważ, że ostateczne odrzucenie wersji niezależnego narodzin życia miało miejsce tylko w połowie XIX wieku. Zasadniczo niemożność takiego procesu udowodnił Louis Pasteur. W tym celu naukowiec otrzymał nawet znaczną nagrodę od Francuskiej Akademii Nauk. Wkrótce na pierwszy plan wysuwają się główne teorie pochodzenia życia na Ziemi, które opisujemy poniżej.

Teoria akademika Oparina

Współczesne pomysły na temat pochodzenia życia na Ziemi opierają się na teorii, która została zaproponowana przez krajowego naukowca, akademika Oparina, w 1924 roku. Obalił zasadę Redi, która mówiła o możliwości syntezy wyłącznie biogenicznej materia organiczna , wskazując, że ta koncepcja jest ważna tylko dla bieżącego stanu rzeczy. Naukowiec wskazał, że na samym początku istnienia naszej planety była ogromna, skalista kula, na której w zasadzie nie było materii organicznej.

Hipoteza Oparina polegała na tym, że narodziny życia na Ziemi to długi proces biochemiczny, którego surowce są zwykłymi związkami, które można znaleźć na każdej planecie. Akademik zasugerował, że przejście tych substancji do bardziej złożonych okazało się możliwe pod wpływem bardzo silnych czynników fizycznych i chemicznych. Oparin najpierw wysunął hipotezę ciągłej transformacji i interakcji związków organicznych i nieorganicznych. Nazwał to "ewolucją biochemiczną". Poniżej znajdują się główne etapy narodzin życia na Ziemi według Oparin.

Etap ewolucji chemicznej

Około czterech miliardów lat temu, kiedy nasza planeta była ogromnym i martwym kamieniem w głębinach kosmosu, na jej powierzchni powstał już proces nie-biologicznej syntezy związków węgla. W tym czasie wulkany wyrzucały tytaniczną ilość lawy i gorących gazów. Schładzając się w pierwotnej atmosferze, gazy zamieniły się w chmury, z których nieustannie padają ulewne deszcze. Wszystkie te procesy miały miejsce przez miliony lat. Ale pozwól mi, kiedy zaczęły się narodziny życia na Ziemi?

W tym samym czasie prysznice dały początek ogromnym oceanom pierwotnym, których wody były niezwykle nasycone solami. Tam też dostałem pierwszy związki organiczne których powstawanie odbywało się w atmosferze pod działaniem najsilniejszych wyładowań elektrycznych i promieniowania UV. Stopniowo ich koncentracja rosła, aż morza stały się rodzajem "bulionu" nasyconego peptydami. Ale co stało się dalej i jak powstały pierwsze komórki z tej "zupy"?

Tworzenie związków białkowych, tłuszczów i węglowodanów

I dopiero na drugim etapie prawdziwe białka i inne związki, które tworzą życie, pojawiają się w "bulionie". Warunki na Ziemi uległy złagodzeniu, pojawiły się węglowodany, białka i tłuszcze, pierwsze biopolimery, nukleotydy. Było to tworzenie kropel koacerwatu, które były prototypem prawdziwych komórek. Z grubsza rzecz biorąc, kropelki białka, tłuszcze, węglowodany (jak w zupie) były tzw. Te formacje mogłyby wchłonąć, wchłonąć te substancje, które zostały rozpuszczone w wodach głównych oceanów. W tym samym czasie nastąpiła swoista ewolucja, której rezultatem były krople o zwiększonej stabilności i odporności na wpływy środowiska.

Wygląd pierwszych komórek

W rzeczywistości, na etapie trzecim, ta amorficzna formacja zmieniła się w coś bardziej "znaczącego". Oznacza to, że w żywej komórce zdolnej do samoreprodukcji. Dobór naturalny Krople, o których już wspominaliśmy, stawały się coraz bardziej sztywne. Pierwsze "zaawansowane" koacerwaty miały już prymitywny, ale metabolizm. Naukowcy sugerują, że kropla, osiągając pewien rozmiar, rozpadła się na mniejsze formacje, które posiadały wszystkie cechy macierzyńskiej "komórki".

Stopniowo wokół rdzenia koacerwatu pojawiła się warstwa lipidów, co doprowadziło do powstania kompletnego błona komórkowa. Tak powstały pierwotne komórki, archaeta. To jest ten moment z pełnym prawem do bycia postrzeganym jako narodziny życia na Ziemi.

Czy nie-biologiczna synteza materii organicznej jest prawdziwa?

Co do hipotezy o pochodzeniu życia na Ziemi od Oparin ... Wiele od razu zadaje pytanie: "Jak realistyczne jest tworzenie organizmów nieorganicznych w naturalnych warunkach?" Wielu badaczy odwiedziło takie myśli!

W 1953 roku amerykański naukowiec Miller wymodelował pierwotną atmosferę Ziemi, ze swoimi niesamowitymi temperaturami i wyładowaniami elektrycznymi. Na tej pożywce umieszczono proste związki nieorganiczne. W rezultacie powstały tam kwasy octowy i mrówkowy, inne związki organiczne. To jest początek życia na Ziemi. Krótko mówiąc, proces ten może charakteryzować filozoficzne prawo "Przejście ilości do jakości". Mówiąc prosto, z akumulacją pewnej ilości białek i innych substancji w pierwotnym oceanie, związki te nabywają inne właściwości i zdolność do samoorganizacji.

Mocne i słabe strony teorii Oparin

Koncepcja, którą rozważaliśmy, ma nie tylko silne, ale i słabe strony. Siłą tej teorii jest jej logika i eksperymentalne potwierdzenie abiotycznej syntezy związków organicznych. W zasadzie może to być narodziny i rozwój życia na Ziemi. Wielką słabością jest to, że dotychczas nikt nie potrafi wyjaśnić, w jaki sposób koatservaty mogły przekształcić się w złożoną strukturę biologiczną. Nawet zwolennicy teorii uznają, że przejście od kropli białkowo-tłuszczowej do pełnowartościowej komórki jest bardzo wątpliwe. Prawdopodobnie brakuje nam czegoś, nie biorąc pod uwagę nieznanych czynników. Obecnie wszyscy naukowcy zdają sobie sprawę, że nastąpił gwałtowny skok, w wyniku którego stała się możliwa samoorganizacja substancji. Jak mogło się to stać? Nadal nie jest jasne ... Co jeszcze są podstawowe teorie na temat pochodzenia życia na Ziemi?

Teoria panspermii i stanu stacjonarnego

Jak powiedzieliśmy, kiedyś ta wersja była silnie wspierana i "promowana" przez słynnego akademika Vernadsky'ego. Ogólnie rzecz biorąc, teoria panspermii nie może być dyskutowana w oderwaniu od pojęcia stanu stacjonarnego, ponieważ biorą pod uwagę zasadę pochodzenia życia z tego samego punktu widzenia. Powinieneś wiedzieć, że po raz pierwszy ta koncepcja została zaproponowana przez niemieckiego Richtera pod koniec XIX wieku. W 1907 roku był wspierany przez szwedzkiego odkrywcę Arrheniusa.

Naukowcy, którzy stosują się do tej koncepcji, wierzą, że życie we wszechświecie po prostu istniało i zawsze będzie istniało. Z planety na planetę jest przenoszona za pomocą komet i meteorytów, które odgrywają rolę pewnego rodzaju "nasienia". Wadą takiej teorii jest to, że sam Wszechświat powstał około 15-25 miliardów lat temu. To wcale nie wygląda na Wieczność. Biorąc pod uwagę fakt, że życie planet potencjalnie nadających się do edukacji jest wielokrotnie mniejsze od zwykłych planetoid kamienistych, pytanie można uznać za całkiem naturalne: "Kiedy i gdzie powstało życie i jak rozprzestrzeniło się przez Wszechświat z taką prędkością, z nierealistycznymi odległościami?"

Należy pamiętać, że wiek naszej planety wynosi nie więcej niż 5 miliardów lat. Komety i asteroidy latają znacznie wolniej niż prędkość światła, więc po prostu nie mieliby wystarczająco dużo czasu, aby przynieść "nasiona" życia na Ziemię. Zwolennicy panspermii sugerują, że niektóre nasiona (na przykład zarodniki mikroorganizmów) są przenoszone "w promieniach świetlnych" z odpowiednią prędkością ... Tylko dekady pracy statku kosmicznego pokazały, że w przestrzeni znajduje się sporo wolnych cząstek. Prawdopodobieństwo takiej metody dystrybucji żywych organizmów jest zbyt małe.

Niektórzy badacze sugerują dziś, że na każdej planecie odpowiedniej do życia mogą ostatecznie powstać ciała białkowe, ale mechanizm tego procesu nie jest nam znany. Inni naukowcy mówią, że mogą istnieć jakieś "kołyski" we Wszechświecie, planety, na których może tworzyć się życie. Brzmi to oczywiście jak jakieś science fiction ... Ale kto wie? W ostatnich latach stopniowo zaczęła pojawiać się teoria w naszym kraju i za granicą, której zapisy mówią o informacjach pierwotnie zakodowanych w atomach substancji ...

Podobno te dane i dają ten sam bodziec, który prowadzi do transformacji najprostszego koatservatov w arkletokki. Logicznie, jest to ta sama teoria spontanicznego generowania życia na Ziemi! Zasadniczo pojęcie panspermii trudno uznać za zakończoną tezę naukową. Jego zwolennicy mogą jedynie powiedzieć, że życie na Ziemi zostało sprowadzone z innych planet. Ale jak się tam uformował? Nie ma na to odpowiedzi.

"Prezent" od Marsa?

Dziś wiadomo na pewno, że na Czerwonej Planecie rzeczywiście była woda i istniały wszystkie warunki sprzyjające rozwojowi życia białkowego. Dane potwierdzające to uzyskano dzięki pracy na powierzchni dwóch pojazdów zejścia na raz: Spirit i Curiosity. Ale do tej pory naukowcy gorączkowo twierdzą: czy tam było życie? Faktem jest, że informacje uzyskane z tych samych łazików mówią o krótkoterminowym (w aspekcie geologicznym) istnieniu wody na tej planecie. Jak wysokie jest prawdopodobieństwo, że w zasadzie rozwinęły się kompletne organizmy białkowe? Ponownie, nie ma odpowiedzi na to pytanie. Znowu, nawet jeśli życie przybyło na naszą planetę z Marsa, to w żaden sposób nie tłumaczy procesu jego rozwoju (o którym już napisaliśmy).

Rozważaliśmy więc podstawowe pojęcia pochodzenia życia na Ziemi. Które z nich jest absolutnie prawdziwe, nie jest znane. Problem polega również na tym, że jak do tej pory nie ma ani jednego eksperymentalnie potwierdzonego testu, który mógłby potwierdzić lub obalić przynajmniej koncepcję Oparin, nie wspominając już o innych tezach. Tak, możemy syntetyzować białko bez żadnych problemów, ale nie możemy uzyskać życia białkowego. Praca naukowców trwa więc jeszcze przez wiele dziesięcioleci.

Jest inny problem. Faktem jest, że intensywnie szukamy życia opartego na węglu i staramy się dokładnie zrozumieć, jak powstało. A co, jeśli koncepcja życia jest znacznie szersza? Co jeśli może być oparty na krzemie? W zasadzie taki punkt widzenia nie jest sprzeczny z przepisami chemii i biologii. Dlatego w poszukiwaniu odpowiedzi napotykamy nowe i nowe pytania. Obecnie naukowcy wysunęli kilka podstawowych tez, na podstawie których ludzie szukają potencjalnie nadających się do zamieszkania planet. Oto one:

• Planeta powinna obrócić się w tak zwanej "strefie komfortu" wokół gwiazdy: na jej powierzchni nie powinno być ani za gorąco, ani za zimno. Zasadniczo co najmniej jedna lub dwie planety w każdym systemie gwiezdnym spełniają to wymaganie (w szczególności Ziemia i Mars).
• Masa takiego ciała powinna być średnia (w granicach 1,5 stopnia Ziemi). Zbyt duże planety mają nierealistycznie wysoką grawitację lub są gazowymi gigantami.
• Mniej lub bardziej zorganizowane życie może istnieć tylko w pobliżu dość starych gwiazd (co najmniej trzy lub cztery miliardy lat).
• Gwiazda nie powinna poważnie zmieniać swoich parametrów. Nie ma sensu szukać życia wokół białych karłów lub czerwonych olbrzymów: jeśli tam był, dawno już zmarł z powodu skrajnie niekorzystnych warunków środowiskowych.
• Pożądane jest, aby system gwiezdny był pojedynczy. W zasadzie współczesni badacze sprzeciwiają się tej tezy. Jest możliwe, że układ podwójny z dwiema gwiazdami znajdującymi się na przeciwległych końcach może zawierać jeszcze bardziej potencjalnie nadające się do zamieszkania planety. Co więcej, dzisiaj coraz częściej mówią, że gdzieś na obrzeżach Układu Słonecznego jest chmura pyłu gazowego, zwiastuna nienarodzonego drugiego słońca.

Ostateczne wnioski

Co można powiedzieć na zakończenie? Najpierw brakuje nam danych na temat dokładnych warunków środowiskowych na nowo powstałej Ziemi. Aby uzyskać te informacje, najlepiej obserwować rozwój planety, który jest podobny do naszego na innych wskaźnikach. Ponadto naukowcy nadal mają trudności z dokładnym określeniem, które czynniki stymulują przejście kropelek koacerwatów do pełnowartościowych komórek. Być może dalsze dogłębne badania genomu istot żywych dadzą pewne odpowiedzi.