Zinātne
Pēc zinātnieku domām, dzīvība uz Zemes sākās apmēram pirms 3 miljardiem gadu: Šajā laikā vienkārši organismi attīstījās sarežģītās dzīvības formās. Tomēr zinātniekiem joprojām ir noslēpums, kā uz planētas sākās dzīvība, un viņi ir izvirzījuši vairākas teorijas, lai izskaidrotu šo fenomenu:
1. Elektriskās dzirksteles
Slavenajā Millera-Urija eksperimentā zinātnieki pierādīja, ka zibens var veicināt dzīvības izcelsmei nepieciešamo pamatvielu rašanos: elektriskās dzirksteles veido aminoskābes atmosfērā, kas sastāv no milzīgs apjomsūdens, metāns, amonjaks un ūdeņradis. Sarežģītākas dzīvības formas pēc tam attīstījās no aminoskābēm. Šī teorija tika nedaudz mainīta pēc tam, kad pētnieki atklāja, ka planētas atmosfērā pirms miljardiem gadu bija ūdeņraža trūkums. Zinātnieki ierosināja, ka metāns, amonjaks un ūdeņradis atradās vulkāniskajos mākoņos, kas piesātināti ar elektriskiem lādiņiem.
2. Māls
Ķīmiķis Aleksandrs Greiems Kērnss-Smits no Glāzgovas Universitātes Skotijā izvirzīja teoriju, ka dzīvības rītausmā māli saturēja daudzas organiskas sastāvdaļas, kas atrodas tuvu viena otrai, un ka māls palīdzēja sakārtot šīs vielas mūsu gēniem līdzīgās struktūrās.
DNS glabā informāciju par molekulu struktūru, un DNS ģenētiskās sekvences norāda, kā aminoskābes jāiebūvē olbaltumvielās. Kērnss-Smits norāda, ka māla kristāli palīdzēja organizēt organiskās molekulas sakārtotās struktūrās, un vēlāk pašas molekulas sāka to darīt, “bez māla palīdzības”.
3. Dziļjūras ventilācijas atveres
Saskaņā ar šo teoriju, dzīvība sākās zemūdens hidrotermālajās atverēs, kas izspieda ar ūdeņradi bagātas molekulas. Uz akmeņainās virsmas šīs molekulas varētu sanākt kopā un kļūt par minerālu katalizatoriem reakcijām, kas izraisīja dzīvības izcelsmi. Arī tagad šādas hidrotermālās atveres, kas bagātas ar ķīmisko un siltumenerģiju, ir mājvieta diezgan daudziem liels skaits Dzīvās radības.
4. Ledus sākums
Pirms 3 miljardiem gadu Saule spīdēja ne tuvu tik spoži kā tagad, un līdz ar to Zemi sasniedza mazāk siltuma. Pilnīgi iespējams, ka zemes virsmu klāja bieza ledus kārta, kas aizsargāja trauslās organiskās vielas, kas atrodas zem ūdens, no ultravioletajiem stariem un kosmiskās iedarbības. Turklāt aukstums palīdzēja molekulām pastāvēt ilgāk, kā rezultātā kļuva iespējamas reakcijas, kas noveda pie dzīvības rašanās.
5. RNS pasaule
DNS ir vajadzīgas olbaltumvielas, lai veidotos, un olbaltumvielām ir nepieciešama DNS, lai veidotos. Kā viņi varēja izveidoties viens bez otra? Zinātnieki ir ierosinājuši, ka šajā procesā bija iesaistīta RNS, kas, tāpat kā DNS, glabā informāciju. No RNS veidojās attiecīgi olbaltumvielas un DNS., kas to aizstāja to lielākas efektivitātes dēļ.
Radās vēl viens jautājums: "Kā parādījās RNS?" Daži uzskata, ka tas spontāni parādījās uz planētas, bet citi noliedz šo iespēju.
6. "Vienkāršā" teorija
Daži zinātnieki ir ierosinājuši, ka dzīvība nav attīstījusies no tādām sarežģītām molekulām kā RNS, bet gan no vienkāršām molekulām, kas savstarpēji mijiedarbojās. Tie var būt ietverti vienkāršos apvalkos, kas līdzīgi šūnu membrānām. Šo vienkāršo molekulu mijiedarbības rezultātā sarežģīti, kas reaģēja efektīvāk.
7. Panspermija
Beigās, dzīvība nevarēja rasties uz mūsu planētas, bet tika atvesta no kosmosa: Zinātnē šo parādību sauc par panspermiju. Šai teorijai ir ļoti stabils pamats: kosmiskās ietekmes dēļ no Marsa periodiski tiek atdalīti akmeņu fragmenti, kas nonāk līdz Zemei. Pēc tam, kad zinātnieki uz mūsu planētas atklāja Marsa meteorītus, viņi pieņēma, ka šie objekti sev līdzi atnesa baktērijas. Ja jūs viņiem ticat, tad mēs visi esam marsieši. Citi pētnieki ir norādījuši, ka dzīvību atnesa komētas no citām zvaigžņu sistēmām. Pat ja viņiem ir taisnība, cilvēce meklēs atbildi uz citu jautājumu: "Kā radās dzīvība kosmosā?"
Vispārpieņemtā teorija ir tāda, ka viss Visums tika saspiests līdz protona izmēram, bet pēc spēcīga sprādziena tas paplašinājās līdz bezgalībai. Šis notikums notika pirms aptuveni 10 miljardiem gadu un rezultātā radušos Visumu piepildīja kosmiskie putekļi, no kuriem sāka veidoties zvaigznes un planētas ap tām. Zeme pēc kosmiskajiem standartiem ir ļoti jauna planēta, tā izveidojās pirms aptuveni pieciem miljardiem gadu, bet kā uz tās radās dzīvība? Zinātnieki joprojām nevar atrast skaidru atbildi uz šo jautājumu.
Saskaņā ar Darvina teoriju, dzīvība uz Zemes radās, tiklīdz tika izveidoti piemēroti apstākļi, tas ir, parādījās atmosfēra, temperatūra, kas nodrošināja dzīvības procesu un ūdens plūsmu. Pēc zinātnieka domām, pirmie vienkāršie vienšūnu organismi parādījās tieši Saules ietekmē uz ūdeni. Vēlāk tās pārtapa par brūnaļģēm un citām augu sugām. Tādējādi, ja ievērojat šo noteikumu, visas planētas daudzšūnu sugas ir cēlušās no augiem. Nav saņemta atbilde uz vissvarīgāko jautājumu: "Kā dzīvība var parādīties no nekā, pat Saules ietekmē?" Pietiek veikt vienkāršu eksperimentu - burciņā ielej akas ūdeni, pēc tam hermētiski noslēdz un uzliek saules gaisma. Jebkurā gadījumā šķidrums paliks tāds pats kā bijis, tā sastāvā var rasties mikroskopiskas izmaiņas, bet mikroorganismi tur neparādīsies. Ja mēs veicam to pašu eksperimentu ar atver burku, tad dažu dienu laikā būs iespējams pamanīt, kā sienas sāk pārklāties ar vienšūnu aļģu slāni.
Pamatojoties uz to, mēs varam teikt, ka dzīvības izcelsmei un pat tās vienkāršākajām formām ir nepieciešama ārēja iejaukšanās. Protams, versija par sugu neatkarīgo izcelsmi ir ļoti vilinoša, jo tā it kā pierāda cilvēces neatkarību, kas nav uzticēta Dievam vai citplanētiešiem no citām planētām.
IN Nesen Arvien vairāk parādās kosmiskās izcelsmes piekritēji gan cilvēkiem, gan visai biosfērai. Savādi, tomēr pētnieki savos pētījumos apvieno ne tikai jau atrastos vai atrodamos artefaktus, bet arī Bībeli. Ja tur rakstīto interpretējam parastā valodā, tad varam vilkt analoģijas nevis ar brīnumiem, bet ar pilnīgi izskaidrojamām fizikālām parādībām. Pamatojoties uz šo materiālu, ir noteikts augstāks intelekts, kas apdzīvoja planētu ar dzīvām būtnēm, un arī cilvēce. Grāmatā teikts, ka Dievs cilvēku radījis pēc sava tēla un līdzības, proti, iespējams, ka esam kopija, vismaz ārēji atkārtojot savu radītāju.
Cilvēks ir biorobots – tas ir, mākslīgi radīts organisms ar intelektu, ar iebūvētu iespēju sevis pilnveidošanai. Iespējams, ka brīdis, kad cilvēki apmetās uz planētu, ir precīzi aprakstīts epizodē, kad Ādams un Ieva tika izraidīti no Ēdenes dārza uz Zemi, kur viņiem bija patstāvīgi jāpielāgojas skarbajiem dzīves apstākļiem. Var jau būt, ka ar Ēdenes dārzu domāta vieta, kur radītāja izgatavotie bioroboti tika pārbaudīti siltumnīcas apstākļos un, pārbaudot to darbību, tika palaisti skarbajā realitātē.
Protams, paliek jautājums: “Kā šajā gadījumā ir ar dzīvnieku sugu daudzveidību? Protams, radītājs nevarēja radīt sugas, pasugas un kārtas, līdz pat vienšūnas radībām? Tiek pieņemts, ka šeit joprojām notika evolūcija, taču tā ir paātrināta un notiek radītāju kontrolē. Nevar nenoliegt faktu, ka katrā no dzīvnieku sugām joprojām ir kādas sugas pazīmes, kas tai ir pa evolūcijas kāpnēm. Putni ir ļoti līdzīgi rāpuļiem, īpaši izstieptā knābja un ķepu ādas ziņā. Savukārt rāpuļu aprises stipri atgādina zivis, un daudzi zīdītāji uzreiz uzsūkuši vairāku iepriekšējo sugu īpašības. Aplūkojot kaķi, jūs varat viegli uzminēt gan rāpuļu, gan abinieku pazīmes. Mīlestība pret siltu vietu, visticamāk, kaķiem tika nodota gēnos, un, neskatoties uz to, ka viņi ir siltasiņu, viņi vienmēr dod priekšroku dzīvot tur, kur ir siltuma avots. Tāda pati zīme ir raksturīga aukstasiņu dzīvniekiem, kuri paši nespēj radīt siltumu. Rūpīgi studējot kaķa acs var redzēt, ka tas ir ļoti līdzīgs krokodila acīm, un galvas forma ar nelielām izmaiņām atgādina čūsku. Reizēm rodas iespaids, ka kāds pie sugas izveides strādāja tāpat kā, piemēram, strādā autoražotāja dizaineri, par pamatu ņemot iepriekšējās mašīnas šasiju un pievienojot dažas izmaiņas.
Ja tas tā ir, tad nav pārsteidzoši, ka dažas dzīvnieku sugas vienkārši izraisa neizpratni, jo tās ir saistītas ar situāciju, kad montāžas laikā nepietiek detaļu un viņi izmanto to, kas ir pieejams. Īpaši daudz šādu dzīvnieku piemēru ir Austrālijā. Papildus ķenguram, kas ir grauzējs, bet kuram ir spēcīga muskuļu un skeleta sistēma, piemēram, zirgam, ir arī citas interesantas sugas, piemēram, pīļknābis. Šis dzīvnieks ir zīdītājs, bet vairojas kā putni – tas dēj olas un tam ir zosam līdzīgs knābis. Tā ķermeņa uzbūve ir ļoti līdzīga bebram, un piedzimušie mazuļi barojas ar pienu nevis caur mātes sprauslām, bet gan laizot uz vēdera virsmas izspiesto šķidrumu. Neatkarīgi no tā, vai paši radītāji veica tik rūpīgu darbu, vai arī viņi noteica tikai attīstības pamatvirzienu, un atsevišķu pasugu veidošanās jau notika neatkarīgi - šodien šis jautājums paliek atklāts.
Evolūcijas iespējas var apsvērt no dažādiem leņķiem, taču lielākā daļa pētnieku joprojām ir vienisprātis, ka pati evolūcija, ja tā notikusi, ir tikai sekas, bet cēlonis vēl ir jānoskaidro. Tikpat populārs viedoklis ir tāds, ka dzīvības parādīšanās iemesls uz Zemes bija meteorīta krišana, uz kura sasaluši atradās vienkāršākie vienšūnu organismi. Tā kā līdz tam laikam uz planētas jau bija izveidojies silts klimats un lielāko virsmas daļu aizņēma senais pasaules okeāns, tika radīti visi apstākļi turpmākai dzīvības attīstībai. Pastāv arī versija, ka meteorītu patiesībā ir sūtījušas saprātīgas būtnes speciāli planētas apdzīvošanai, kas arī nav bez tiesībām pastāvēt.
Meteorīta vietā varētu būt vienkārši optisks informācijas stars, piemēram, sūtīts no cita Visuma vai pat citas dimensijas. Patiesībā, kāpēc šādas augsti attīstītas būtnes sūtītu kaut ko materiālu miljardos gaismas gadu? Ņemot vērā savu attīstības līmeni, viņi jau sen ir spējuši atklāt teleportācijas iespējas un brīvi operēt ar telpu un laiku, parādoties tieši tur, kur tas ir nepieciešams. Informācija, kas tika pārraidīta, izmantojot staru, šeit uz zemes materializējās tajos pašos organismos, un tādējādi tika uzsākts evolūcijas process.
Protams, dzīvību varēja iedarbināt ne tikai nejauši uzlidojis meteorīts, arī versijai, ka par donoru varētu kļūt Marss, ir daudz atbalstītāju. Šīs planētas noslēpumu joprojām nevar atrisināt. Zinātnieku rīcībā ir tikai fotogrāfijas ar sarkanu virsmu, kas ir atšķaidīta ar dziļām ieplakām, noslēpumaina seja, kas, visticamāk, ir reljefa iezīme, un nenozīmīgi augsnes paraugi. Ierīču projektēšanai un palaišanai ir iztērēti miljardi dolāru, taču lielākā daļa šo mēģinājumu ir bijuši neveiksmīgi. Šķiet, kāds spēks uz šīs planētas spītīgi nevēlas kontaktēties ar zemes iedzīvotājiem.
Tiek pieņemts, ka Marss kādreiz bija apdzīvots un bagāts dabas resursi, tāpat kā Zeme, bet pēc tam tās magnētiskais lauks vājinājās. Tas noveda pie tā, ka lielākā daļa atmosfēras un mitruma iztvaikoja kosmosā, kā rezultātā planētas ķermenis palika bez aizsardzības no cietā. ultravioletais starojums. Iespējams, ka Marsa iemītniekiem bija nepieciešamās zināšanas un viņi varēja pārvietot dažas dzīvnieku sugas uz kaimiņu planētu, pārvietoties paši vai nosūtīt kapsulu ar mikroorganismiem.
Dzīvības primārā avota meklējumi turpināsies ļoti ilgi, jo ar katru jaunu atklājumu zinātnē un īpaši ģenētikā ir iespējams tikai nedaudz pacelt noslēpumainības plīvuru par cilvēces izcelsmi, kas savukārt noved pie jaunu hipotēžu rašanās. Tomēr, lai kāda būtu atbilde uz šo jautājumu, maz ticams, ka tā būs zināma, kamēr cilvēks neiemācīsies justies atbildīgs par savu. unikāla planēta, kur viņam paveicās dzīvot.
Nav atrasta neviena saistīta saite
Jautājums par to, kad uz Zemes parādījās dzīvība, vienmēr ir satraucis ne tikai zinātniekus, bet arī visus cilvēkus. Atbildes uz to
gandrīz visas reliģijas. Lai gan uz šo jautājumu joprojām nav precīzas zinātniskas atbildes, daži fakti ļauj izvirzīt vairāk vai mazāk pamatotas hipotēzes. Pētnieki Grenlandē atrada iežu paraugu
ar niecīgu oglekļa šļakatu. Parauga vecums ir vairāk nekā 3,8 miljardi gadu. Oglekļa avots, visticamāk, bija kaut kāda organiska viela – šajā laikā tā pilnībā zaudēja savu struktūru. Zinātnieki uzskata, ka šis oglekļa gabals varētu būt vecākā dzīvības pēda uz Zemes.
Kā izskatījās primitīvā Zeme?
Pāriesim uz priekšu pirms 4 miljardiem gadu. Atmosfēra nesatur brīvu skābekli, tas ir atrodams tikai oksīdos. Gandrīz nekādas skaņas, izņemot vēja svilpienu, ūdens šņākoņu, kas izplūst ar lavu, un meteorītu triecienus uz Zemes virsmu. Nav augu, nav dzīvnieku, nav baktēriju. Varbūt tā izskatījās Zeme, kad uz tās parādījās dzīvība? Lai gan šī problēma jau sen ir satraukusi daudzus pētniekus, viņu viedokļi par šo jautājumu ļoti atšķiras. Akmeņi varēja liecināt par apstākļiem uz Zemes tajā laikā, taču tā rezultātā tie tika iznīcināti jau sen ģeoloģiskie procesi un kustības zemes garoza.
Šajā rakstā mēs īsi runāsim par vairākām hipotēzēm par dzīvības izcelsmi, kas atspoguļo mūsdienu zinātnes idejas. Pēc pazīstamā dzīvības rašanās jomas eksperta Stenlija Millera teiktā, par dzīvības izcelsmi un tās evolūcijas sākumu var runāt no brīža, kad organiskās molekulas pašorganizējās struktūrās, kas spēja pašas atražoties. Bet tas rada citus jautājumus: kā šīs molekulas radās; kāpēc viņi varēja vairoties un apvienoties tajās struktūrās, no kurām radās dzīvi organismi; kādi nosacījumi tam nepieciešami?
Saskaņā ar vienu hipotēzi, dzīve sākās ledus gabalā. Lai gan daudzi zinātnieki uzskata, ka oglekļa dioksīds atmosfērā uzturēja siltumnīcas apstākļus, citi uzskata, ka uz Zemes valdīja ziema. Zemā temperatūrā visi ķīmiskie savienojumi ir stabilāki un tāpēc var uzkrāties lielākā daudzumā nekā augstā temperatūrā. No kosmosa atvestie meteorītu fragmenti, emisijas no hidrotermiskām atverēm un ķīmiskās reakcijas, kas notiek elektrisko izlāžu laikā atmosfērā, bija amonjaka un organisko savienojumu, piemēram, formaldehīda un cianīda, avoti. Nokļūstot Pasaules okeāna ūdenī, viņi sasala kopā ar to. Ledus kolonnā organisko vielu molekulas sanāca cieši kopā un iesaistījās mijiedarbībā, kas izraisīja glicīna un citu aminoskābju veidošanos. Okeānu klāja ledus, kas pasargāja jaunizveidotos savienojumus no ultravioletā starojuma iznīcināšanas. Šī ledus pasaule varētu izkust, piemēram, ja uz planētas nokristu milzīgs meteorīts (1. att.).
Čārlzs Darvins un viņa laikabiedri uzskatīja, ka dzīvība varēja rasties ūdenstilpē. Daudzi zinātnieki joprojām pieturas pie šī viedokļa. Slēgtā un salīdzinoši nelielā ūdenskrātuvē vajadzīgajā daudzumā varēja uzkrāties organiskās vielas, ko ienes tajā ieplūstošie ūdeņi. Pēc tam šie savienojumi tika koncentrēti uz slāņveida minerālu iekšējām virsmām, kas varēja katalizēt reakcijas. Piemēram, divas fosfaldehīda molekulas, kas satikās uz minerāla virsmas, reaģēja viena ar otru, veidojot fosforilētu ogļhidrātu molekulu, kas ir iespējams ribonukleīnskābes prekursors (2. att.).
Vai varbūt dzīvība radās vulkāniskās aktivitātes zonās? Tūlīt pēc tās veidošanās Zeme bija uguni elpojoša magmas bumba. Vulkānu izvirdumu laikā un ar gāzēm, kas izdalās no kausētas magmas, uz zemes virsma dažādi ķīmiskās vielas, kas nepieciešami organisko molekulu sintēzei. Tādējādi oglekļa monoksīda molekulas, nokļūstot minerāla pirīta virsmā, kam piemīt katalītiskas īpašības, varēja reaģēt ar savienojumiem, kuros bija metilgrupas un veidojot etiķskābi, no kuras pēc tam tika sintezēti citi organiskie savienojumi (3. att.).
Pirmo reizi amerikāņu zinātniekam Stenlijam Milleram laboratorijas apstākļos izdevās iegūt organiskās molekulas - aminoskābes, imitējot tās, kas atradās uz primitīvās Zemes 1952. gadā. Tad šie eksperimenti kļuva par sensāciju, un to autors ieguva pasaules slavu. Pašlaik viņš turpina veikt pētījumus prebiotiskās (pirms dzīves) ķīmijas jomā Kalifornijas Universitātē. Instalācija, kurā tika veikts pirmais eksperiments, bija kolbu sistēma, no kurām vienā bija iespējams iegūt spēcīgu elektrisko izlādi pie 100 000 V sprieguma.
Millers piepildīja šo kolbu ar dabas gāzēm - metānu, ūdeņradi un amonjaku, kas atradās primitīvās Zemes atmosfērā. Zemāk esošajā kolbā bija neliels ūdens daudzums, kas imitēja okeānu. Elektriskā izlāde bija tuvu zibens stiprumam, un Millers paredzēja, ka tās iedarbībā veidojas ķīmiski savienojumi, kas, nonākot ūdenī, reaģēs savā starpā un veidos sarežģītākas molekulas.
Rezultāts pārsniedza visas cerības. Izslēdzis instalāciju vakarā un atgriezies nākamajā rītā, Millers atklāja, ka ūdens kolbā ir ieguvis dzeltenīgu krāsu. Radās aminoskābju zupa, proteīnu celtniecības bloki. Tādējādi šis eksperiments parādīja, cik viegli var veidoties primārās dzīvības sastāvdaļas. Bija vajadzīgs tikai gāzu maisījums, neliels okeāns un neliels zibens.
Citi zinātnieki sliecas uzskatīt, ka Zemes senā atmosfēra atšķīrās no Millera modelētās un, visticamāk, sastāvēja no oglekļa dioksīda un slāpekļa. Izmantojot šo gāzes maisījumu un Millera eksperimentālo iestatījumu, ķīmiķi mēģināja ražot organiskos savienojumus. Taču to koncentrācija ūdenī bija tik nenozīmīga, it kā peldbaseinā izšķīdinātu pārtikas krāsvielas pilienu. Protams, ir grūti iedomāties, kā dzīvība varētu rasties tik atšķaidītā šķīdumā.
Ja patiešām zemes procesu ieguldījums primāro organisko vielu rezervju veidošanā bija tik niecīgs, tad no kurienes tas vispār radās? Varbūt no kosmosa? Asteroīdi, komētas, meteorīti un pat starpplanētu putekļu daļiņas var pārvadāt organiskos savienojumus, tostarp aminoskābes. Šie ārpuszemes objekti varētu nodrošināt pietiekamu daudzumu organisko savienojumu, lai dzīvības izcelsme nonāktu pirmatnējā okeānā vai nelielā ūdenstilpē.
Notikumu secība un laika intervāls, sākot no primārās organiskās vielas veidošanās un beidzot ar dzīvības kā tādas parādīšanos, paliek un, iespējams, uz visiem laikiem paliks noslēpums, kas satrauc daudzus pētniekus, kā arī jautājums par ko. patiesībā uzskata to par dzīvi.
Pašlaik ir vairākas zinātniskas dzīves definīcijas, taču tās visas nav precīzas. Daži no tiem ir tik plati, ka zem tiem nokrīt nedzīvi objekti, piemēram, uguns vai minerālu kristāli. Citi ir pārāk šauri, un pēc viņu domām, mūļi, kas nedzemdē pēcnācējus, netiek atzīti par dzīviem.
Viens no veiksmīgākajiem definē dzīvi kā pašpietiekamu ķīmisku sistēmu, kas spēj uzvesties saskaņā ar Darvina evolūcijas likumiem. Tas nozīmē, ka, pirmkārt, dzīvu indivīdu grupai jārada sev līdzīgi pēcnācēji, kas pārmanto vecāku īpašības. Otrkārt, pēcnācēju paaudzēm jāparāda mutāciju sekas – ģenētiskās izmaiņas, kuras pārmanto nākamās paaudzes un rada populācijas mainīgumu. Un treškārt, ir nepieciešams, lai darbotos dabiskās atlases sistēma, kuras rezultātā daži indivīdi iegūst priekšrocības pār citiem un izdzīvo mainītos apstākļos, radot pēcnācējus.
Kādi sistēmas elementi bija nepieciešami, lai tai būtu dzīvam organismam raksturīgas īpašības? Liels cipars bioķīmiķi un molekulārie biologi uzskata, ka RNS molekulām bija vajadzīgās īpašības. RNS – ribonukleīnskābes – ir īpašas molekulas. Daži no tiem var replicēties, mutēt, tādējādi pārraidot informāciju, un tāpēc viņi varētu piedalīties dabiskajā atlasē. Tiesa, viņi paši nav spējīgi katalizēt replikācijas procesu, lai gan zinātnieki cer, ka tuvākajā laikā tiks atrasts RNS fragments ar šādu funkciju. Citas RNS molekulas ir iesaistītas ģenētiskās informācijas “nolasīšanā” un pārnesē uz ribosomām, kur notiek proteīnu molekulu sintēze, kurā piedalās trešā tipa RNS molekulas.
Tādējādi primitīvāko dzīvo sistēmu varētu attēlot RNS molekulas, kas dublējas, tiek pakļautas mutācijām un tiek pakļautas dabiskajai atlasei. Evolūcijas gaitā uz RNS bāzes radās specializētas DNS molekulas — ģenētiskās informācijas glabātājas — un ne mazāk specializētas olbaltumvielu molekulas, kas pārņēma katalizatora funkcijas visu šobrīd zināmo bioloģisko molekulu sintēzei.
Kādā brīdī DNS, RNS un olbaltumvielu “dzīvā sistēma” atrada patvērumu lipīdu membrānas veidotā maisiņā, un šī struktūra, kas ir vairāk aizsargāta no ārējām ietekmēm, kalpoja kā prototips pašām pirmajām šūnām, kuras radīja uz trim galvenajām dzīves nozarēm, kuras mūsdienu pasaulē pārstāv baktērijas, arhejas un eikarioti. Kas attiecas uz šādu primāro šūnu parādīšanās datumu un secību, tas joprojām ir noslēpums. Turklāt saskaņā ar vienkāršām varbūtības aplēsēm nav pietiekami daudz laika evolucionārai pārejai no organiskajām molekulām uz pirmajiem organismiem - pirmie vienkāršākie organismi parādījās pārāk pēkšņi.
Daudzus gadus zinātnieki uzskatīja, ka ir maz ticams, ka dzīvība varētu rasties un attīstīties laikā, kad Zeme pastāvīgi tika pakļauta sadursmēm ar lielām komētām un meteorītiem, kas beidzās pirms aptuveni 3,8 miljardiem gadu. Tomēr nesen senākajos nogulumiežu iežos uz Zemes, kas atrasti Grenlandes dienvidrietumos, tika atklātas sarežģītu šūnu struktūru pēdas, kas datētas ar vismaz 3,86 miljardiem gadu. Tas nozīmē, ka pirmās dzīvības formas varēja rasties miljoniem gadu, pirms apstājās mūsu planētas bombardēšana ar lieliem kosmiskiem ķermeņiem. Taču tad iespējams pavisam cits scenārijs (4. att.).
Kosmosa objektiem, kas nokrīt uz Zemi, varēja būt galvenā loma dzīvības rašanās procesā uz mūsu planētas, jo, pēc vairāku pētnieku domām, baktērijām līdzīgas šūnas varēja rasties uz citas planētas un pēc tam kopā ar asteroīdiem sasniegt Zemi. Viens pierādījums, kas atbalsta teoriju par ārpuszemes dzīvības izcelsmi, tika atrasts kartupeļa formas meteorītā ar nosaukumu ALH84001. Šis meteorīts sākotnēji bija Marsa garozas gabals, kas pēc tam tika izmests kosmosā sprādziena rezultātā, kad milzīgs asteroīds sadūrās ar Marsa virsmu, kas notika aptuveni pirms 16 miljoniem gadu. Un pirms 13 tūkstošiem gadu, pēc ilga ceļojuma iekšienē Saules sistēmaŠis Marsa iežu fragments meteorīta formā nokļuva Antarktīdā, kur tas nesen tika atklāts. Detalizēts meteorīta pētījums atklāja stieņa formas struktūras, kas atgādina pārakmeņojušās baktērijas tā iekšpusē, kas izraisīja karstas zinātniskas diskusijas par dzīvības iespējamību dziļi Marsa garozā. Šos strīdus būs iespējams atrisināt ne agrāk kā 2005.gadā, kad ASV Nacionālā aeronautikas un kosmosa administrācija īstenos programmu starpplanētu kosmosa kuģa nogādāšanai uz Marsu, lai ņemtu Marsa garozas paraugus un nogādātu paraugus uz Zemi. Un, ja zinātniekiem izdosies pierādīt, ka kādreiz Marsu apdzīvojuši mikroorganismi, tad varēs runāt par dzīvības ārpuszemes izcelsmi un iespēju ieviest dzīvību no Kosmosa lielāka daļa pārliecība (5. att.).
Rīsi. 5. Mūsu izcelsme ir no mikrobiem.
Ko mēs esam mantojuši no senajām dzīvības formām? Tālāk sniegtais vienšūnu organismu salīdzinājums ar cilvēka šūnām atklāj daudzas līdzības.
 1. Seksuālā vairošanās |
 2. Skropstas |
 3. Uztveriet citas šūnas |
 4. Mitohondriji |
 5. Flagella |
Dzīvības evolūcija uz Zemes: no vienkāršas līdz sarežģītai
Šobrīd un, iespējams, arī nākotnē zinātne nespēs atbildēt uz jautājumu, kā izskatījās pats pirmais organisms, kas parādījās uz Zemes – sencis, no kura cēlušies trīs galvenie dzīvības koka zari. Viens no atzariem ir eikarioti, kuru šūnās ir izveidots kodols, kas satur ģenētisko materiālu un specializētas organellas: enerģiju ražojošas mitohondrijas, vakuoli utt. Pie eikariotu organismu pieder aļģes, sēnes, augi, dzīvnieki un cilvēki.
Otrs zars ir baktērijas – prokariotiski (pirmskodolu) vienšūnu organismi, kuriem nav izteikta kodola un organellu. Un visbeidzot, trešā atzara ir vienšūnu organismi, ko sauc par arhejām jeb arhebaktērijām, kuru šūnām ir tāda pati uzbūve kā prokariotiem, bet pilnīgi cita lipīdu ķīmiskā struktūra.
Daudzas arhebaktērijas spēj izdzīvot ārkārtīgi nelabvēlīgos apstākļos vides apstākļi. Daži no tiem ir termofīli un dzīvo tikai karstajos avotos ar 90 ° C vai pat augstāku temperatūru, kur citi organismi vienkārši nomirtu. Šādos apstākļos lieliski jūtoties, šie vienšūnas organismi patērē dzelzi un sēru saturošas vielas, kā arī vairākus ķīmiskus savienojumus, kas ir toksiski citām dzīvības formām. Pēc zinātnieku domām, atrastās termofīlās arhebaktērijas ir ārkārtīgi primitīvi organismi un, evolūcijas ziņā, tuvi radinieki senākajām dzīvības formām uz Zemes.
Interesanti, ka visu trīs dzīves nozaru mūsdienu pārstāvji, kas visvairāk līdzinās saviem senčiem, joprojām dzīvo vietās ar augstu temperatūru. Pamatojoties uz to, daži zinātnieki sliecas uzskatīt, ka, visticamāk, dzīvība radās pirms aptuveni 4 miljardiem gadu okeāna dibenā pie karstajiem avotiem, izplūstot ar metāliem un augstas enerģijas vielām bagātas straumes. Mijiedarbojoties savā starpā un ar tolaik sterilā okeāna ūdeni, iesaistoties visdažādākajās ķīmiskajās reakcijās, šie savienojumi radīja principiāli jaunas molekulas. Tātad šajā “ķīmiskajā virtuvē” desmitiem miljonu gadu tika gatavots lielākais ēdiens - dzīvība. Un aptuveni pirms 4,5 miljardiem gadu uz Zemes parādījās vienšūnas organismi, kuru vientuļa eksistence turpinājās visu prekembrija periodu.
Evolūcijas uzliesmojums, kas izraisīja daudzšūnu organismus, notika daudz vēlāk, nedaudz vairāk nekā pirms pusmiljarda gadu. Lai gan mikroorganismi ir tik mazi, ka vienā ūdens pilē var būt miljardiem, to darba apjoms ir milzīgs.
Tiek uzskatīts, ka sākotnēji zemes atmosfērā un okeānos nebija brīva skābekļa, un šajos apstākļos dzīvoja un attīstījās tikai anaerobie mikroorganismi. Īpašs solis dzīvo būtņu evolūcijā bija fotosintētisko baktēriju parādīšanās, kas, izmantojot gaismas enerģiju, pārveidoja oglekļa dioksīdu ogļhidrātu savienojumos, kas kalpoja par barību citiem mikroorganismiem. Ja pirmās fotosintēzes rezultātā radās metāns vai sērūdeņradis, tad reiz parādījušies mutanti fotosintēzes laikā sāka ražot skābekli. Atmosfērā un ūdeņos uzkrājoties skābeklim, bezskābekļa nišas ieņēma anaerobās baktērijas, kurām tā ir destruktīva.
Austrālijā atrastās senās fosilijas, kas datētas ar 3,46 miljardiem gadu, ir atklājušas struktūras, kas, domājams, ir zilaļģu, pirmo fotosintētisko mikroorganismu, paliekas. Par kādreizējo anaerobo mikroorganismu un zilaļģu dominēšanu liecina stromatolīti, kas atrodami nepiesārņotu sālsūdens objektu seklos piekrastes ūdeņos. Pēc formas tie atgādina lielus laukakmeņus un pārstāv interesantu mikroorganismu kopienu, kas mīt kaļķakmens vai dolomīta iežos, kas izveidojušies to dzīves darbības rezultātā. Vairāku centimetru dziļumā no virsmas stromatolīti ir piesātināti ar mikroorganismiem: augstākajā slānī dzīvo fotosintēzes zilaļģes, kas ražo skābekli; tiek atrastas dziļākas baktērijas, kas zināmā mērā ir izturīgas pret skābekli un kurām nav nepieciešama gaisma; apakšējā slānī ir baktērijas, kas spēj dzīvot tikai bez skābekļa. Šie mikroorganismi, kas atrodas dažādos slāņos, veido sistēmu, ko vieno sarežģītas attiecības starp tiem, tostarp pārtikas attiecības. Aiz mikrobu plēves atrodas iezis, kas veidojas mirušo mikroorganismu atlieku mijiedarbības rezultātā ar ūdenī izšķīdinātu kalcija karbonātu. Zinātnieki uzskata, ka tad, kad uz pirmatnējās Zemes nebija kontinentu un virs okeāna virsmas pacēlās tikai vulkānu arhipelāgi, seklie ūdeņi bija pilni ar stromatolītiem.
Fotosintētisko zilaļģu darbības rezultātā okeānā parādījās skābeklis, un aptuveni 1 miljardu gadu pēc tam tas sāka uzkrāties atmosfērā. Pirmkārt, iegūtais skābeklis mijiedarbojās ar ūdenī izšķīdinātu dzelzi, kā rezultātā parādījās dzelzs oksīdi, kas pakāpeniski nogulsnējās apakšā. Tādējādi miljoniem gadu, piedaloties mikroorganismiem, radās milzīgas dzelzsrūdas nogulsnes, no kurām mūsdienās tiek kausēts tērauds.
Tad, kad lielākā daļa dzelzs okeānos tika oksidēta un vairs nevarēja saistīt skābekli, tā gāzveida veidā izkļuva atmosfērā.
Pēc tam, kad fotosintētiskās zilaļģes radīja noteiktu enerģētiski bagātu organisko vielu krājumu no oglekļa dioksīda un bagātināja zemes atmosfēru ar skābekli, radās jaunas baktērijas - aerobi, kas var pastāvēt tikai skābekļa klātbūtnē. Viņiem ir nepieciešams skābeklis organisko savienojumu oksidēšanai (sadegšanai), un ievērojama daļa no iegūtās enerģijas tiek pārvērsta bioloģiski pieejamā formā - adenozīna trifosfātā (ATP). Šis process ir enerģētiski ļoti labvēlīgs: anaerobās baktērijas, sadalot vienu glikozes molekulu, saņem tikai 2 ATP molekulas, bet aerobās baktērijas, kas izmanto skābekli, saņem 36 ATP molekulas.
Līdz ar aerobā dzīvesveida nodrošināšanai pietiekamā skābekļa parādīšanos debitēja arī eikariotu šūnas, kurām atšķirībā no baktērijām ir kodols un organoīdi, piemēram, mitohondriji, lizosomas, bet aļģēs un augstākajos augos - hloroplasti, kur notiek fotosintēzes reakcijas. Ir interesanta un pamatota hipotēze par eikariotu rašanos un attīstību, ko gandrīz pirms 30 gadiem izteica amerikāņu pētnieks L. Margulis. Saskaņā ar šo hipotēzi mitohondriji, kas darbojas kā enerģijas rūpnīcas eikariotu šūnā, ir aerobās baktērijas, un augu šūnu hloroplasti, kuros notiek fotosintēze, ir zilaļģes, kuras, iespējams, pirms aptuveni 2 miljardiem gadu absorbēja primitīvas amēbas. Abpusēji izdevīgas mijiedarbības rezultātā absorbētās baktērijas kļuva par iekšējiem simbiontiem un izveidoja stabilu sistēmu ar šūnu, kas tās absorbēja - eikariotu šūnu.
Pētījumi par organismu fosilajām atliekām dažāda ģeoloģiskā vecuma iežos ir parādījuši, ka simtiem miljonu gadu pēc to rašanās eikariotu dzīvības formas pārstāvēja mikroskopiski sfēriski vienšūnu organismi, piemēram, raugs, un to evolūcijas attīstība noritēja ļoti lēni. tempā. Bet nedaudz vairāk nekā pirms 1 miljarda gadu parādījās daudzas jaunas eikariotu sugas, kas iezīmē dramatisku lēcienu dzīvības evolūcijā.
Pirmkārt, tas bija saistīts ar seksuālās reprodukcijas parādīšanos. Un, ja baktērijas un vienšūnu eikarioti vairojas, ražojot ģenētiski identiskas sevis kopijas un bez nepieciešamības pēc seksuāla partnera, tad seksuālā pavairošana augstāk organizētos eikariotu organismos notiek šādi. Divas vecāku haploīdās dzimumšūnas, kurām ir viens hromosomu komplekts, saplūst, veidojot zigotu, kurai ir dubults hromosomu komplekts ar abu partneru gēniem, kas rada iespējas jaunām gēnu kombinācijām. Seksuālās vairošanās rašanās izraisīja jaunu organismu rašanos, kas ienāca evolūcijas arēnā.
Trīs ceturtdaļas no visas dzīvības pastāvēšanas uz Zemes pārstāvēja tikai mikroorganismi, līdz notika kvalitatīvs evolūcijas lēciens, kas noveda pie augsti organizētu organismu, tostarp cilvēku, rašanās. Dilstošā līnijā izsekosim galvenos pagrieziena punktus dzīvības vēsturē uz Zemes.
Pirms 1,2 miljardiem gadu notika evolūcijas sprādziens, ko izraisīja seksuālās vairošanās parādīšanās un ko iezīmēja augsti organizētu dzīvības formu - augu un dzīvnieku - rašanās.
Jaunu jauktā genotipa variāciju veidošanās, kas rodas dzimumvairošanās laikā, izpaudās jaunu dzīvības formu bioloģiskās daudzveidības veidā.
Pirms 2 miljardiem gadu sarežģītas eikariotu šūnas parādījās, kad vienšūnu organismi sarežģīja savu struktūru, absorbējot citas prokariotu šūnas. Dažas no tām – aerobās baktērijas – pārvērtās par mitohondrijām – enerģijas stacijām skābekļa elpošanai. Citas - fotosintētiskās baktērijas - sāka veikt fotosintēzi saimniekšūnas iekšienē un kļuva par hloroplastiem aļģēs un augu šūnās. Eikariotu šūnas ar šīm organellām un skaidri atšķirīgu kodolu, kas satur ģenētisko materiālu, veido visas mūsdienu sarežģītās dzīvības formas - no pelējuma līdz cilvēkiem.
Pirms 3,9 miljardiem gadu parādījās vienšūnu organismi, kas, iespējams, izskatījās kā mūsdienu baktērijas un arhebaktērijas. Gan senajām, gan mūsdienu prokariotu šūnām ir salīdzinoši vienkārša uzbūve: tām nav izveidots kodols un specializēti organoīdi, to želejveida citoplazmā ir DNS makromolekulas – ģenētiskās informācijas nesējas, un ribosomas, uz kurām notiek proteīnu sintēze, un uz tām tiek ražota enerģija. citoplazmas membrāna, kas ieskauj šūnu.
Pirms 4 miljardiem gadu mistiski parādījās RNS. Iespējams, ka tas veidojies no vienkāršākām organiskām molekulām, kas parādījās uz primitīvās zemes. Tiek uzskatīts, ka senajām RNS molekulām bija ģenētiskās informācijas nesēju un olbaltumvielu katalizatoru funkcijas, tās bija spējīgas replikēties (pašdublēšanās), mutācijas un bija pakļautas dabiskajai atlasei. Mūsdienu šūnās RNS nepiemīt vai neuzrāda šīs īpašības, bet tai ir ļoti svarīga loma kā starpnieks ģenētiskās informācijas pārnešanā no DNS uz ribosomām, kurās notiek proteīnu sintēze.
A.L. Prohorovs
Pamatojoties uz Ričarda Monasterska rakstu
žurnālā National Geographic, 1998. gada 3. nr
Mūsdienu koncepcija par dzīvības izcelsmi uz Zemes ir plašas dabaszinātņu sintēzes rezultāts, daudzas teorijas un hipotēzes, ko izvirzījuši dažādu specialitāšu pētnieki.
Lai uz Zemes rastos dzīvība, primārā (planētas) atmosfēra ir svarīga.
Zemes primārajā atmosfērā bija metāns, amonjaks, ūdens tvaiki un ūdeņradis. Pakļaujot šo gāzu maisījumu elektrisko lādiņu un ultravioletā starojuma iedarbībai, zinātniekiem izdevās iegūt sarežģītas organiskas vielas, kas ir daļa no dzīvām olbaltumvielām. Dzīvo būtņu elementārie “celtniecības bloki” ir: ķīmiskie elementi piemēram, ogleklis, skābeklis, slāpeklis un ūdeņradis.
Dzīvā šūna pēc svara satur 70% skābekļa, 17% oglekļa, 10% ūdeņraža, 3% slāpekļa, kam seko fosfors, kālijs, hlors, kalcijs, nātrijs, magnijs un dzelzs.
Tātad pirmais solis ceļā uz dzīvības rašanos ir organisko vielu veidošanās no neorganiskām. Tas ir saistīts ar ķīmisko “izejvielu” klātbūtni, kuru sintēze var notikt noteikta starojuma, spiediena, temperatūras un mitruma apstākļos.
Pirms vienkāršāko dzīvo organismu rašanās notika ilga ķīmiska evolūcija. No neliela skaita savienojumu (dabiskās atlases rezultātā) radās vielas ar dzīvībai piemērotām īpašībām. Savienojumi, kas rodas no oglekļa, veidoja hidrosfēras “primāro buljonu”. Vielas, kas satur slāpekli un oglekli, radās izkusušajos Zemes dziļumos un tika izceltas uz virsmas vulkāniskās darbības laikā.
Otrais savienojumu rašanās posms ir saistīts ar biopolimēru rašanos primārajā Zemes okeānā: nukleīnskābju, olbaltumvielu. Ja pieņemam, ka šajā periodā visi organiskie savienojumi atradās Zemes primārajā okeānā, tad sarežģīti organiskie savienojumi varēja veidoties uz okeāna virsmas plānas kārtiņas veidā un seklā ūdenī, ko silda saule. Anaerobā vide veicināja polimēru sintēzi no neorganiskiem savienojumiem. Vienkārši organiskie savienojumi sāka apvienoties lielās bioloģiskās molekulās.
Veidojas fermenti - proteīna vielas - katalizatori, kas veicina molekulu veidošanos vai sadalīšanos. Fermentu darbības rezultātā radās dzīvības “primārie elementi” - nukleīnskābes, sarežģītas polimēru vielas, kas sastāv no monomēriem.
Monomēri nukleīnskābēs ir sakārtoti tā, lai tie nes noteiktu informāciju, kodu,
kas sastāv no tā, ka katra proteīnā iekļautā aminoskābe atbilst konkrētam 3 nukleotīdu proteīnam (tripletam). Olbaltumvielas var veidot uz nukleīnskābju bāzes un apmainīties ar ārējā vide matērija un enerģija.
Nukleīnskābju simbioze veidoja "molekulārās ģenētiskās kontroles sistēmas".
Šajā posmā nukleīnskābju molekulas ieguva sava veida pašreprodukcijas īpašības un sāka kontrolēt proteīna vielu veidošanās procesu.
Visu dzīvo būtņu izcelsme bija revertāzes un matricas sintēze no DNS uz RNS, r-RNS molekulārās sistēmas evolūcija par DNS. Tā radās “biosfēras genoms”.
Siltums un aukstums, zibens, ultravioletā reakcija, atmosfēras elektriskie lādiņi, vēja brāzmas un ūdens strūklas - tas viss nodrošināja bio sākšanos vai vājināšanos ķīmiskās reakcijas, to gaitas raksturs, gēnu “pārsprāgšana”.
Tuvojoties bioķīmiskā posma beigām, parādījās strukturāli veidojumi, piemēram, membrānas, kas ierobežo organisko vielu sajaukumu no ārējās vides.
Spēlēja membrānas galvenā loma visu dzīvo šūnu konstrukcijā. Visu augu un dzīvnieku ķermeņi sastāv no šūnām.
Mūsdienu zinātnieki ir secinājuši, ka pirmie organismi uz Zemes bija vienšūnas prokarioti. Savā struktūrā tie atgādināja baktērijas vai zilaļģes, kas pašlaik pastāv.
Pirmo “dzīvo molekulu”, prokariotu, pastāvēšanai, tāpat kā visām dzīvajām būtnēm, ir nepieciešams enerģijas pieplūdums no ārpuses. Katra šūna ir maza "enerģijas stacija". Tiešais enerģijas avots šūnām ir ATP un citi fosforu saturoši savienojumi. Šūnas saņem enerģiju no pārtikas, tās spēj ne tikai tērēt, bet arī uzkrāt enerģiju.
Zinātnieki norāda, ka daudzi no pirmajiem dzīvās protoplazmas gabaliem radās uz Zemes. Apmēram pirms 2 miljardiem gadu dzīvās šūnās parādījās kodols. Eikarioti radās no prokariotiem. Uz Zemes ir 25-30 to sugas. Vienkāršākās no tām ir amēbas. Eikariotos šūnā ir izveidots kodols ar vielu, kas satur olbaltumvielu sintēzes kodu.
Līdz tam laikam bija augu vai dzīvnieku dzīvesveida “izvēle”. Atšķirības starp šiem dzīvesveidiem ir saistītas ar uztura metodi un fotosintēzes rašanos, kas sastāv no organisko vielu radīšanas (piemēram, cukurus no oglekļa dioksīda un ūdens, izmantojot gaismas enerģiju).
Pateicoties fotosintēzei, augi ražo organiskās vielas, kuru dēļ palielinās augu masa, un ražo lielu daudzumu organisko vielu.
Līdz ar fotosintēzes parādīšanos Zemes atmosfērā sāka iekļūt skābeklis, un izveidojās sekundārā Zemes atmosfēra ar augstu skābekļa saturu.
Skābekļa parādīšanās un intensīva sauszemes augu attīstība ir lielākais posms dzīvības attīstībā uz Zemes. No šī brīža sākās pakāpeniska dzīvo formu pārveidošana un attīstība.
Dzīve ar visām tās izpausmēm ir veikusi pamatīgas izmaiņas mūsu planētas attīstībā. Pilnveidojoties evolūcijas procesā, dzīvie organismi arvien plašāk izplatās pa planētu, uzņemoties lielu daļu enerģijas un vielu pārdalē zemes garozā, kā arī Zemes gaisa un ūdens čaulās.
Veģetācijas rašanās un izplatīšanās izraisīja radikālas izmaiņas atmosfēras sastāvā, kas sākotnēji saturēja ļoti maz brīvā skābekļa un galvenokārt sastāvēja no oglekļa dioksīda un, iespējams, metāna un amonjaka.
Augi, kas asimilēja oglekli no oglekļa dioksīda, radīja atmosfēru, kurā bija brīvs skābeklis un tikai oglekļa dioksīda pēdas. Brīvais skābeklis atmosfērā kalpoja ne tikai kā aktīvs ķīmiskais līdzeklis, bet arī kā ozona avots, kas bloķēja īsu ultravioleto staru ceļu uz Zemes virsmu (ozona ekrāns).
Tajā pašā laikā ogleklis, kas gadsimtiem bija uzkrājies augu atliekās, veidoja enerģijas rezerves zemes garozā organisko savienojumu (ogļu, kūdras) nogulšņu veidā.
Dzīvības attīstība okeānos izraisīja nogulumiežu veidošanos, kas sastāv no skeletiem un citām jūras organismu atliekām.
Šīs nogulsnes, to mehāniskais spiediens, ķīmiskās un fizikālās pārvērtības mainīja zemes garozas virsmu. Tas viss liecināja par tādas biosfēras klātbūtni uz Zemes, kurā risinājās un turpinās līdz mūsdienām dzīvības parādības.
Kā uz Zemes radās dzīvība? Detaļas cilvēcei nav zināmas, bet stūrakmens principi ir noteikti. Ir divas galvenās teorijas un daudzas nelielas. Tātad, saskaņā ar galveno versiju, organiskās sastāvdaļas ieradās uz Zemes no kosmosa, saskaņā ar citu - viss notika uz Zemes. Šeit ir dažas no populārākajām mācībām.
Panspermija
Kā parādījās mūsu Zeme? Planētas biogrāfija ir unikāla, un cilvēki cenšas to atšķetināt Dažādi ceļi. Pastāv hipotēze, ka Visumā esošā dzīvība izplatās ar meteoroīdu palīdzību ( debess ķermeņi, vidēja izmēra starp planētu putekļiem un asteroīdu), asteroīdiem un planētām. Tiek pieņemts, ka ir dzīvības formas, kas var izturēt iedarbību (radiāciju, vakuumu, zemu temperatūru utt.). Tos sauc par ekstremofiliem (ieskaitot baktērijas un mikroorganismus).
Tie iekrīt gruvešos un putekļos, kas pēc Saules sistēmas mazo ķermeņu nāves tiek izmesti kosmosā, saglabājot dzīvību. Baktērijas var ceļot snaudošā stāvoklī ilgu laiku, pirms atkal nejauši saskaras ar citām planētām.
Tie var arī sajaukties ar protoplanetārajiem diskiem (blīvs gāzes mākonis ap jaunu planētu). Ja “nelokāmie, bet miegainie karavīri” atrod labvēlīgus apstākļus jaunā vietā, viņi aktivizējas. Sākas evolūcijas process. Stāsts tiek atšķetināts ar zondes palīdzību. Dati no instrumentiem, kas atradušies komētu iekšienē, liecina: vairumā gadījumu tiek apstiprināta varbūtība, ka mēs visi esam "mazi citplanētieši", jo dzīvības šūpulis ir kosmoss.
Biopoēze
Šeit ir vēl viens viedoklis par to, kā dzīve sākās. Uz Zemes ir dzīvas un nedzīvas lietas. Dažas zinātnes atzinīgi vērtē abioģenēzi (biopoēzi), kas izskaidro, kā notiek dabiskās transformācijas bioloģiskā dzīve radās no neorganiskām vielām. Lielāko daļu aminoskābju (sauktas arī par visu dzīvo organismu celtniecības blokiem) var izveidot, izmantojot dabiskas ķīmiskas reakcijas, kurām nav nekāda sakara ar dzīvību.
To apstiprina Mullera-Urija eksperiments. 1953. gadā zinātnieks izlaida elektrību caur gāzu maisījumu un laboratorijas apstākļos ieguva vairākas aminoskābes, kas imitēja agrīnās Zemes apstākļus. Visās dzīvajās būtnēs ģenētiskās atmiņas uzturētāju, nukleīnskābju, ietekmē aminoskābes tiek pārveidotas par olbaltumvielām.
Pēdējie tiek sintezēti neatkarīgi bioķīmiski, un olbaltumvielas paātrina (katalizē) procesu. Kura organiskā molekula ir pirmā? Un kā viņi mijiedarbojās? Abioģenēze atrodas atbildes atrašanas procesā.
Kosmogoniskās tendences
Tā ir doktrīna par kosmosu. Konkrētajā kosmosa zinātnes un astronomijas kontekstā šis termins attiecas uz Saules sistēmas radīšanas (un izpētes) teoriju. Mēģinājumi virzīties uz naturālistisku kosmogoniju neiztur kritiku. Pirmkārt, esošais zinātniskās teorijas nevar izskaidrot galveno: kā radās pats Visums?
Otrkārt, nav neviena fiziska modeļa, kas izskaidro Visuma agrākos pastāvēšanas mirkļus. Minētā teorija nesatur kvantu gravitācijas jēdzienu. Lai gan stīgu teorētiķi apgalvo, ka elementārdaļiņas rodas no kvantu stīgu vibrācijām un mijiedarbības), pētot izcelsmi un sekas lielais sprādziens(cilpas kvantu kosmoloģija), mēs tam nepiekrītam. Viņi uzskata, ka viņiem ir formulas, lai aprakstītu modeli lauka vienādojumu izteiksmē.
Ar kosmogonisko hipotēžu palīdzību cilvēki skaidroja debess ķermeņu kustības un sastāva viendabīgumu. Ilgi pirms dzīvības parādīšanās uz Zemes matērija aizpildīja visu telpu un pēc tam attīstījās.
Endosimbionts
Pirmo reizi endosimbiotisko versiju 1905. gadā formulēja krievu botāniķis Konstantīns Merežkovskis. Viņš uzskatīja, ka dažas organellas radās kā brīvi dzīvojošas baktērijas un tika nogādātas citā šūnā kā endosimbionti. Mitohondriji attīstījās no proteobaktērijām (īpaši Rickettsiales vai tuviem radiniekiem) un hloroplastiem no zilaļģēm.
Tas liecina, ka vairākas baktēriju formas nonāca simbiozē, veidojot eikariotu šūnu (eikarioti ir dzīvo organismu šūnas, kas satur kodolu). Horizontālu ģenētiskā materiāla pārnesi starp baktērijām veicina arī simbiotiskās attiecības.
Pirms dzīvības formu daudzveidības rašanās, iespējams, bija mūsdienu organismu pēdējais kopīgais priekštecis (LUA).
Spontāna paaudze
Līdz 19. gadsimta sākumam cilvēki parasti noraidīja "pēkšņu" kā skaidrojumu tam, kā dzīvība sākās uz Zemes. Atsevišķu dzīvības formu negaidīta spontāna rašanās no nedzīvas matērijas viņiem šķita neticama. Bet viņi ticēja heteroģenēzes esamībai (reprodukcijas metodes maiņai), kad viena no dzīvības formām nāk no citas sugas (piemēram, bites no ziediem). Klasiskās idejas par spontānu ģenerēšanu izpaužas šādi: daži sarežģīti dzīvi organismi parādījās organisko vielu sadalīšanās dēļ.
Pēc Aristoteļa domām, tā bija viegli novērojama patiesība: laputis rodas no rasas, kas nokrīt uz augiem; mušas - no sabojātas pārtikas, peles - no netīra siena, krokodili - no trūdošiem baļķiem rezervuāru dibenā utt. Spontānās paaudzes teorija (ko atspēkoja kristietība) slepeni pastāvēja gadsimtiem ilgi.
Ir vispārpieņemts, ka šī teorija beidzot tika atspēkota 19. gadsimtā ar Luija Pastēra eksperimentiem. Zinātnieks nepētīja dzīvības izcelsmi, viņš pētīja mikrobu rašanos, lai varētu cīnīties ar infekcijas slimībām. Tomēr Pastēra pierādījumi vairs nebija strīdīgi, bet gan stingri zinātniski.
Māla teorija un secīgā radīšana
Dzīvības rašanās uz māla bāzes? Vai tas ir iespējams? Šādas teorijas autors ir skotu ķīmiķis A. J. Kērns-Smits no Glāzgovas universitātes 1985. gadā. Pamatojoties uz līdzīgiem citu zinātnieku pieņēmumiem, viņš apgalvoja, ka organiskās daļiņas, atrodoties starp māla slāņiem un mijiedarbojoties ar tiem, pieņēma informācijas uzglabāšanas un audzēšanas metodi. Tādējādi zinātnieks uzskatīja “māla gēnu” par primāro. Sākotnēji minerāls un topošā dzīvība pastāvēja kopā, bet noteiktā posmā tie “izkliedējās”.
Ideja par iznīcināšanu (haosu) topošajā pasaulē pavēra ceļu katastrofas teorijai kā vienam no evolūcijas teorijas priekštečiem. Tās atbalstītāji uzskata, ka Zemi pagātnē ir skāruši pēkšņi, īslaicīgi, vardarbīgi notikumi, un tagadne ir pagātnes atslēga. Katra nākamā katastrofa iznīcināja esošo dzīvi. Nākamā radīšana to atdzīvināja jau savādāk nekā iepriekšējais.
Materiālistiskā doktrīna
Un šeit ir vēl viena versija par to, kā dzīve sākās uz Zemes. To izvirzīja materiālisti. Viņi uzskata, ka dzīvība radās pakāpenisku ķīmisku transformāciju rezultātā, kas izvērsās laikā un telpā, kas, visticamāk, notika gandrīz pirms 3,8 miljardiem gadu. Šo attīstību sauc par molekulāro, tas ietekmē dezoksiribonukleīnskābju un ribonukleīnskābju un olbaltumvielu (olbaltumvielu) apgabalu.
Kā zinātniska kustība šī doktrīna radās 1960. gados, kad tika veikti aktīvi pētījumi, kas ietekmēja molekulāro un evolūcijas bioloģiju un populācijas ģenētiku. Pēc tam zinātnieki mēģināja izprast un apstiprināt jaunākos atklājumus attiecībā uz nukleīnskābēm un olbaltumvielām.
Viena no galvenajām tēmām, kas stimulēja šīs zināšanu jomas attīstību, bija fermentatīvās funkcijas evolūcija, nukleīnskābju diverģences kā “molekulārā pulksteņa” izmantošana. Tās izpaušana veicināja padziļinātu sugu atšķirību (zaru veidošanās) izpēti.
Organiskā izcelsme
Šīs doktrīnas atbalstītāji par to, kā uz Zemes parādījās dzīvība, runā šādi. Sugu veidošanās sākās jau sen - pirms vairāk nekā 3,5 miljardiem gadu (skaitlis norāda periodu, kurā pastāvēja dzīvība). Iespējams, sākumā notika lēns un pakāpenisks transformācijas process, bet pēc tam sākās straujš (Visuma ietvaros) pilnveidošanās posms, pāreja no viena statiskā stāvokļa uz citu esošo apstākļu ietekmē.
Evolūcija, kas pazīstama kā bioloģiskā vai organiskā, ir vienas vai vairāku organismu populācijās sastopamo iedzimto īpašību izmaiņu process laika gaitā. Iedzimtas pazīmes ir īpašas atšķirīgas īpašības, tostarp anatomiskas, bioķīmiskas un uzvedības pazīmes, kas tiek nodotas no vienas paaudzes uz nākamo.
Evolūcija ir novedusi pie visu dzīvo organismu daudzveidības un dažādošanas (diversifikācija). Čārlzs Darvins mūsu krāsaino pasauli raksturoja kā “bezgalīgas formas, skaistākās un brīnišķīgākās”. Rodas iespaids, ka dzīves rašanās ir stāsts bez sākuma un beigām.
Īpaša radīšana
Saskaņā ar šo teoriju visas dzīvības formas, kas šodien pastāv uz planētas Zeme, ir radījis Dievs. Ādams un Ieva ir pirmais vīrietis un sieviete, ko radījis Visvarenais. Dzīve uz Zemes sākās ar viņiem, tic kristieši, musulmaņi un ebreji. Trīs reliģijas vienojās, ka Dievs radīja Visumu septiņās dienās, padarot sesto dienu par sava darba kulmināciju: viņš radīja Ādamu no zemes putekļiem un Ievu no viņa ribas.
Septītajā dienā Dievs atpūtās. Tad viņš ievilka elpu un sūtīja viņu kopt dārzu, ko sauc par Ēdeni. Centrā auga Dzīvības koks un Labuma zināšanu koks. Dievs deva atļauju ēst augļus no visiem dārza kokiem, izņemot Zināšanas koku (“jo dienā, kad tu no tā ēdīsi, tu mirsi”).
Bet cilvēki nepaklausīja. Korāns saka, ka Ādams ieteica izmēģināt ābolu. Dievs piedeva grēciniekiem un sūtīja viņus abus uz zemi kā savus pārstāvjus. Un tomēr... No kurienes uz Zemes radās dzīvība? Kā redzat, skaidras atbildes nav. Lai gan mūsdienu zinātnieki arvien vairāk sliecas uz abiogēno (neorganisko) teoriju par visu dzīvo būtņu izcelsmi.