فرضیه منشأ حیات را شرح دهید. پیدایش و مراحل اولیه توسعه حیات روی زمین

پیدایش حیات بر روی زمین یکی از مهم ترین مشکلات علوم طبیعی است. حتی در زمان‌های قدیم، مردم از خود سؤالاتی می‌پرسیدند که حیات وحش از کجا آمده است، زندگی چگونه روی زمین ظاهر شده است، خط انتقال از بی‌جان به حیات کجاست و غیره. در طول ده‌ها قرن، دیدگاه‌ها در مورد مشکل زندگی تغییر کرده است. ، ایده ها، فرضیه ها و مفاهیم مختلفی بیان شده است. این سوال تا به امروز بشریت را نگران کرده است.

برخی از ایده ها و فرضیه ها در مورد منشاء حیات در دوره های مختلف تاریخ توسعه علوم طبیعی رواج یافته است. در حال حاضر پنج فرضیه برای پیدایش حیات وجود دارد:

1. آفرینش گرایی - این فرضیه که زندگی خلق شده است موجود فراطبیعیدر نتیجه فعل خلقت، یعنی توسط خداوند.

2. فرضیه حالت پایدار که بر اساس آن زندگی همیشه وجود داشته است.

3. فرضیه تولید خود به خودی حیات که مبتنی بر ایده ظهور مکرر حیات از ماده غیر زنده است.

4. فرضیه پان اسپرمی که بر اساس آن حیات از فضا به زمین آورده شده است.

5. فرضیه پیدایش تاریخی حیات از طریق تکامل بیوشیمیایی.

مطابق با فرضیه خلقت گرایی،که طولانی ترین تاریخ را دارد، آفرینش حیات یک عمل خلقت الهی است. گواه این امر حضور یک نیروی ویژه، "روح" در موجودات زنده است که تمام فرآیندهای زندگی را کنترل می کند. فرضیه خلقت گرایی الهام گرفته از باورهای دینی است و ربطی به علم ندارد.

مطابق با فرضیه حالت پایدار،زندگی هرگز به وجود نیامد، اما برای همیشه همراه با زمین وجود داشت و با تنوع زیادی از موجودات زنده متمایز بود. با تغییر شرایط زندگی روی زمین، گونه ها نیز تغییر کردند: برخی ناپدید شدند، برخی دیگر ظاهر شدند. این فرضیه عمدتاً مبتنی بر تحقیقات دیرینه شناسی است. در ذات خود، این فرضیه در مورد مفاهیم منشأ حیات صدق نمی کند، زیرا اساساً بر مسئله منشأ زندگی تأثیر نمی گذارد.

فرضیه تولید خود به خودی زندگیمطرح شد چین باستانو هند به عنوان جایگزینی برای خلقت گرایی. ایده های این فرضیه مورد حمایت متفکران قرار گرفت یونان باستان(افلاطون، ارسطو)، و همچنین دانشمندان دوره مدرن (گالیله، دکارت، لامارک). بر اساس این فرضیه، موجودات زنده (موجودات پایین تر) می توانند با تولید خود به خود از ماده بی جان حاوی نوعی "اصل فعال" ظاهر شوند. بنابراین، به عنوان مثال، به گفته ارسطو، حشرات و قورباغه ها تحت شرایط خاصی می توانند در خاک لجن و مرطوب شروع شوند. کرم ها و جلبک ها در آب راکد، اما لاروها را در گوشت گندیده در هنگام پوسیدگی پرواز می کنند.

با این حال، از آغاز قرن هفدهم این درک از منشأ حیات زیر سوال رفت. ضربه ملموسی به این فرضیه توسط طبیعت شناس و پزشک ایتالیایی F. Redi (1626-1698) وارد شد که در سال 1688 ماهیت ظاهر زندگی را در گوشت گندیده آشکار کرد. F. Redi اصل خود را فرموله کرد: "هر چیزی که زنده است از موجودات زنده است" و بنیانگذار مفهوم بیوژنز شد که بیان می کرد که زندگی فقط می تواند از زندگی قبلی بوجود بیاید.

میکروبیولوژیست فرانسوی L. Pasteur (1822-1895) سرانجام با آزمایش های خود با ویروس ها ناسازگاری این ایده را ثابت کرد. تولید خود به خودیزندگی با این حال، با رد این فرضیه، او خود را ارائه نکرد، مسئله منشأ زندگی را روشن نکرد.

با این وجود، آزمایش های ال. پاستور انجام شد پراهمیتدر به دست آوردن مطالب تجربی غنی در زمینه میکروبیولوژی زمان خود.

فرضیه پان اسپرمی- در مورد منشأ غیر زمینی زندگی با آوردن "میکروب های حیات" از فضا به زمین - اولین بار توسط زیست شناس و پزشک آلمانی G. Richter در پایان قرن 19 بیان شد. مفهوم پانسپرمیا (از یونانی. ماهی تابه- همه، اسپرم- دانه) امکان منشأ حیات را در زمان متفاوتکه در بخش های مختلفکیهان و انتقال آن به زمین به طرق مختلف (شهاب سنگ ها، سیارک ها، غبار کیهانی).

در واقع، اکنون شواهدی به دست آمده است که احتمال شکل گیری را نشان می دهد مواد آلیاز نظر شیمیایی در فضا بنابراین، در سال 1975 پیش سازهای اسید آمینه در خاک ماه یافت شد. ساده ترین ترکیبات کربنی، از جمله ترکیبات نزدیک به اسیدهای آمینه، در ابرهای بین ستاره ای یافت شده است. آلدهیدها، آب، الکل ها، اسید هیدروسیانیک و غیره در ترکیب شهاب سنگ ها یافت شد.

مفهوم پانسپرمیا توسط بزرگترین دانشمندان اواخر قرن 19 و اوایل قرن 20 مشترک بود: شیمیدان و زراعی آلمانی J. Liebig، فیزیکدان انگلیسی W. Thomson، طبیعت شناس آلمانی G. Helmholtz، و شیمیدان فیزیک سوئدی S. Arrhenius. . S. Arrhenius در سال 1907 حتی در نوشته های خود توضیح داد که چگونه هاگ های زنده موجودات زنده با ذرات گرد و غبار از سیارات دیگر به فضای بیرونی می روند. سرگردان در فضاهای وسیع فضا تحت فشار نور ستارگان، بر روی سیارات سقوط کردند و جایی که شرایط مساعد وجود داشت (از جمله روی زمین) شروع شد. زندگی جدید. ایده پانسپرمیا توسط برخی از دانشمندان روسی نیز پشتیبانی شد: ژئوفیزیکدان P. Lazarev، زیست شناس L. Berg، زیست شناس خاک S. Kostychev.

ایده ای در مورد منشاء حیات روی زمین تقریباً از لحظه شکل گیری آن وجود دارد. همانطور که می دانید زمین حدود 5 میلیارد سال پیش شکل گرفت. این بدان معنی است که حیات می تواند در طول شکل گیری منشأ گرفته باشد منظومه شمسییعنی در فضا از آنجایی که مدت زمان تکامل زمین و زندگی روی آن کمی متفاوت است، نسخه ای وجود دارد که زندگی روی زمین ادامه وجود ابدی آن است. این موضع به نظریه وجود ابدی حیات در کیهان نزدیک است. در مقیاس فرآیند تکامل جهانی، می توان فرض کرد که ظهور حیات بر روی زمین ممکن است ظاهراً با شکل گیری و وجود ماده همزمان باشد. آکادمیک V. Vernadsky ایده ابدیت زندگی را نه در زمینه توزیع مجدد آن در فضا، بلکه به معنای تداوم و به هم پیوستگی ماده و زندگی به اشتراک گذاشت. او نوشت که "حیات و ماده جدایی ناپذیر، به هم پیوسته هستند و هیچ ترتیب زمانی بین آنها وجود ندارد." زیست شناس و ژنتیک روسی تیموفیف-رسوفسکی (1900-1982) به همین ایده اشاره می کند. در او انشا کوتاهتئوری تکامل (1977)، او با هوشمندی اظهار داشت: «همه ما چنان ماتریالیست هستیم که همه ما دیوانه وار نگران چگونگی پیدایش زندگی هستیم. در عین حال، ما تقریباً اهمیتی نمی دهیم که ماده چگونه به وجود آمده است. اینجا همه چیز ساده است. ماده جاودانه است، بالاخره همیشه بوده است و نیازی به سوال نیست. همیشه بود. اما زندگی، می بینید، لزوماً باید بوجود بیاید. یا شاید او همیشه بوده است. و نیازی به سؤال نیست، فقط همیشه بوده است و بس.»

برای اثبات پانسپرمی در ادبیات علمی رایج، "حقایق" در مورد اشیاء پرنده ناشناس، ورود بیگانگان به زمین، نقشه های توپولوژیکی سنگ ارائه می شود.

با این حال، این مفهوم شواهد جدی ندارد و استدلال های بسیاری مخالف آن است. مشخص است که دامنه شرایط زندگی برای وجود موجودات زنده نسبتاً محدود است. بنابراین، بعید است که موجودات زنده تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش، اشعه ایکس و تشعشعات کیهانی در فضا زنده بمانند. اما امکان آوردن برخی عوامل پیش نیاز حیات به سیاره ما از فضا منتفی نیست. لازم به ذکر است که این هیچ اهمیت اساسی ندارد، زیرا مفهوم پانسپرمیا اساساً مشکل منشأ حیات را حل نمی کند، بلکه فقط آن را به خارج از زمین منتقل می کند، بدون اینکه مکانیسم شکل گیری آن آشکار شود.

بنابراین هیچ یک از این چهار فرضیه تاکنون توسط مطالعات تجربی معتبر تایید نشده است.

متقاعد کننده ترین از دیدگاه علم مدرن، فرضیه پنجم است - فرضیه پیدایش حیات در گذشته تاریخی در نتیجه تکامل بیوشیمیایی.نویسندگان آن بیوشیمیدان روسی آکادمیک A. Oparin (1923) و فیزیولوژیست انگلیسی S. Haldane (1929) هستند. در بخش بعدی به تفصیل درباره این فرضیه بحث خواهیم کرد.

فرضیه منشا حیات در گذشته تاریخی در نتیجه تکامل بیوشیمیایی A. I. Oparina

از دیدگاه فرضیه A. Oparin و همچنین از دیدگاه علم مدرن، پیدایش حیات از ماده بی جان در نتیجه فرآیندهای طبیعی در جهان در طول تکامل طولانی ماده رخ داده است. حیات یک خاصیت ماده است که در لحظه خاصی از تاریخ روی زمین ظاهر شده است. این نتیجه فرآیندهایی است که ابتدا برای چندین میلیارد سال در مقیاس کیهان و سپس برای صدها میلیون سال در زمین رخ می دهد.

A. Oparin چندین مرحله از تکامل بیوشیمیایی را شناسایی کرد که هدف نهایی آن یک سلول زنده اولیه بود. تکامل طبق این طرح پیش رفت:

1. تکامل ژئوشیمیایی سیاره زمین، سنتز ساده ترین ترکیبات، مانند CO 2,1 h[H 3 , H 2 0 و غیره، انتقال آب از حالت بخار به حالت مایع در نتیجه تدریجی شدن خنک شدن زمین تکامل جو و هیدروسفر.

2. تشکیل از ترکیبات غیر آلی مواد آلی - اسیدهای آمینه - و تجمع آنها در اقیانوس اولیه در نتیجه تأثیر الکترومغناطیسی خورشید، تشعشعات کیهانی و تخلیه های الکتریکی.

3. عارضه تدریجی ترکیبات آلی و تشکیل ساختارهای پروتئینی.

4. جداسازی ساختارهای پروتئینی از محیط، تشکیل کمپلکس های آبی و ایجاد پوسته آبی در اطراف پروتئین ها.

5. ادغام چنین کمپلکس ها و تشکیل کواسروات ها (از لات. coacervus- لخته، توده، انباشت)، قادر به تبادل ماده و انرژی با محیط.

6. جذب فلزات توسط کواسروات ها که منجر به تشکیل آنزیم هایی شد که فرآیندهای بیوشیمیایی را تسریع می کنند.

7. تشکیل مرزهای لیپید آبگریز بین کواسروات ها و محیط خارجی که منجر به تشکیل غشاهای نیمه تراوا می شود که ثبات عملکرد کواسروات را تضمین می کند.

8. توسعه در سیر تکامل در این شکل گیری از فرآیندهای خود تنظیمی و خود بازتولید.

بنابراین، با توجه به فرضیه A. Oparin، یک شکل بدوی از ماده زنده ظاهر شد. به نظر او، تکامل پیش‌زیستی ماده چنین است.

آکادمیک V. Vernadsky ظهور حیات را با یک جهش قدرتمند مرتبط دانست که تکامل بی جان پوسته زمین را قطع کرد. این جهش (انشعاب) آنقدر تضادها را وارد تکامل کرد که شرایط را برای پیدایش حیات ایجاد کرد.

مشخص است که مجلات علمی سعی می کنند مقالاتی را که به مشکلاتی که توجه همه را به خود جلب می کنند برای چاپ نپذیرند، اما راه حل روشنی ندارند - یک نشریه جدی در فیزیک پروژه ماشین حرکت دائمی را منتشر نمی کند. این موضوع منشا حیات روی زمین بود. پرسش از منشأ طبیعت زنده، ظهور انسان هزاران سال است که انسان های متفکر را نگران کرده است و تنها خلقت گرایان که حامیان منشأ الهی همه چیز هستند برای خود پاسخی صریح یافته اند، اما این نظریه علمی نیست. مشمول تایید نیست

دیدگاه های قدیمی ها

دست نوشته های چینی باستان و هند باستان در مورد ظهور موجودات زنده از آب و بقایای پوسیده صحبت می کنند، تولد موجودات دوزیست در رسوبات گل آلود رودخانه های بزرگ به خط هیروگلیف مصر باستان و خط میخی بابل باستان نوشته شده است. فرضیه‌های پیدایش حیات روی زمین از طریق تولید خود به خود برای حکیمان گذشته‌های دور آشکار بود.

فیلسوفان باستان نیز نمونه هایی از ظهور حیوانات را از ماده بی جان بیان کردند، اما توجیهات نظری آنها ماهیتی متفاوت داشت: ماتریالیستی و ایده آلیستی. دموکریتوس (460-370 قبل از میلاد) دلیل پیدایش حیات را در برهم کنش خاص کوچکترین، ابدی و تقسیم ناپذیر ذرات - اتم ها یافت. افلاطون (428-347 قبل از میلاد) و ارسطو (384-322 قبل از میلاد) منشأ حیات بر روی زمین را با تأثیر معجزه آسا بر ماده بی جان اصل برتر که روح را به اشیاء طبیعت القا می کند توضیح دادند.

ایده وجود یک سرزندگی"، کمک به ظهور موجودات زنده، بسیار پایدار بود. این دیدگاه در مورد منشأ حیات روی زمین در میان بسیاری از دانشمندانی که در قرون وسطی و بعد از آن، تا پایان قرن نوزدهم زندگی می کردند، شکل گرفت.

نظریه تولید خود به خود

آنتونی ون لیوونهوک (1632-1723)، با اختراع میکروسکوپ، کوچکترین میکروارگانیسم‌های کشف شده توسط او را به موضوع اصلی اختلاف بین دانشمندانی تبدیل کرد که دو نظریه اصلی در مورد منشأ حیات روی زمین - بیوژنز و زیست‌زایی - مشترک داشتند. اولی معتقد بود که همه موجودات زنده فقط می توانند محصول موجودات زنده باشند، دومی معتقد بودند که تولید خود به خودی مواد آلی در محلول هایی که در شرایط خاص قرار می گیرند امکان پذیر است. ماهیت این اختلاف تاکنون تغییر نکرده است.

آزمایشات برخی از طبیعت گرایان امکان ظهور خود به خودی ساده ترین میکروارگانیسم ها را ثابت کرد، حامیان بیوژنز کاملاً چنین امکانی را رد کردند. لویی پاستور (1822-1895) به شدت روش های علمیبا صحت بالای آزمایش‌های خود، عدم وجود نیروی حیاتی افسانه‌ای را که از طریق هوا منتقل می‌شد و باکتری‌های زنده تولید می‌کرد، ثابت کرد. با این حال، او در آثار خود به امکان تولید خود به خود در برخی شرایط خاص اعتراف کرد که دانشمندان نسل های آینده باید به آن پی می بردند.

نظریه تکامل

آثار چارلز داروین بزرگ (1809-1882) پایه های بسیاری از علوم طبیعی را متزلزل کرد. ظهور گونه های بیولوژیکی بسیار متنوعی از یک اجداد مشترک، که توسط او اعلام شد، دوباره منشاء حیات روی زمین را به مهمترین مسئله علم تبدیل کرد. نظریه انتخاب طبیعی در ابتدا برای یافتن حامیان خود با مشکل مواجه بود و اکنون در معرض حملات انتقادی قرار گرفته است که کاملاً منطقی به نظر می رسد، اما این داروینیسم است که زیربنای علوم طبیعی مدرن است.

پس از داروین، زیست شناسی نمی تواند منشأ حیات روی زمین را از همان موقعیت ها در نظر بگیرد. دانشمندان بسیاری از شاخه های علوم زیستی به حقیقت مسیر تکاملی رشد موجودات متقاعد شدند. اگرچه دیدگاه های مدرن در مورد جد مشترک، که توسط داروین در پایه درخت زندگی قرار داده شده است، از بسیاری جهات تغییر کرده است، اما حقیقت مفهوم کلی تزلزل ناپذیر است.

نظریه حالت پایدار

رد آزمایشگاهی تولید خودبه‌خودی باکتری‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها، آگاهی از ساختار پیچیده بیوشیمیایی سلول، همراه با ایده‌های داروینیسم، تأثیر ویژه‌ای بر ظهور نسخه‌های جایگزین از نظریه منشأ حیات در زمین. در سال 1880، یکی از قضاوت های جدید توسط ویلیام پریر (1841-1897) ارائه شد. او معتقد بود که نیازی به صحبت در مورد تولد زندگی در سیاره ما نیست، زیرا برای همیشه وجود دارد و به این ترتیب آغازی نداشته است، تغییر ناپذیر است و دائماً آماده تولد دوباره در هر شرایط مناسب است.

ایده‌های پریر و پیروانش صرفاً جنبه تاریخی و فلسفی دارد، زیرا در آینده منجمان و فیزیکدانان شرایط وجود متناهی منظومه‌های سیاره‌ای را محاسبه کردند، یک انبساط ثابت اما ثابت جهان را ثابت کردند، یعنی هرگز ابدی نبود. یا ثابت

میل به در نظر گرفتن جهان به عنوان یک موجود زنده جهانی منفرد نظرات دانشمند و فیلسوف بزرگ روسیه - ولادیمیر ایوانوویچ ورنادسکی (1863-1945) را منعکس می کرد که او همچنین ایده خود را در مورد منشاء حیات روی زمین داشت. این بر اساس درک زندگی به عنوان یک ویژگی جدایی ناپذیر از جهان، کیهان بود. به گفته ورنادسکی، این واقعیت که علم نمی تواند لایه هایی را بیابد که حاوی آثاری از مواد آلی نباشد، از ابدیت زمین شناسی حیات حکایت می کند. یکی از راه هایی که زندگی در یک سیاره جوان ظاهر شد، ورنادسکی تماس های او را با اجرام فضایی - دنباله دارها، سیارک ها و شهاب سنگ ها نامید. در اینجا نظریه او با نسخه دیگری ادغام می شود که منشا حیات روی زمین را با روش پانسپرمی توضیح می دهد.

مهد زندگی فضاست

پانسپرمیا (به یونانی - "مخلوط دانه ها"، "دانه ها در همه جا") حیات را یک ویژگی اساسی ماده می داند و راه های وقوع آن را توضیح نمی دهد، اما فضا را منشأ میکروب های حیات می نامد که با شرایط مناسب بر روی اجرام آسمانی می افتند. "جوانه زدن" آنها.

اولین اشاره به مفاهیم اساسی پانسپرمیا را می توان در نوشته ها یافت فیلسوف یونان باستانآناکساگوراس (500-428 قبل از میلاد) و در قرن 18 دیپلمات و زمین شناس فرانسوی بنوا دو مایه (1656-1738) درباره او صحبت کرد. این ایده ها توسط سوانت آگوست آرنیوس (1859-1927)، لرد کلوین ویلیام تامسون (1824-1907) و هرمان فون هلمهولتز (1821-1894) احیا شدند.

مطالعه تأثیر بی‌رحمانه تشعشعات کیهانی بر موجودات زنده و شرایط دمایی فضای بین سیاره‌ای باعث شد که چنین فرضیه‌هایی در مورد منشأ حیات روی زمین چندان مرتبط نباشد، اما با شروع عصر فضاعلاقه به پان اسپرمی تشدید شد.

در سال 1973، فرانسیس کریک، برنده جایزه نوبل (1916-2004) پیشنهاد تولید سیستم های زنده مولکولی فرازمینی و ورود آنها به زمین با شهاب سنگ ها و دنباله دارها را داد. در همان زمان، او شانس ابیوژنز در سیاره ما را بسیار کم تخمین زد. پیدایش و توسعه حیات بر روی زمین با روش خودآرایی مواد آلی سطح بالادانشمند برجسته واقعیت را در نظر نگرفت.

ساختارهای بیولوژیکی فسیل شده در شهاب سنگ ها در سرتاسر سیاره یافت شده است، آثار مشابهی در نمونه های خاک آورده شده از ماه و مریخ یافت شده است. از سوی دیگر، آزمایش‌های متعددی بر روی پردازش ساختارهای زیستی توسط تأثیراتی انجام می‌شود که در فضای بیرونی و هنگام عبور از جوی مشابه زمین امکان‌پذیر است.

آزمایش مهمی در سال 2006 به عنوان بخشی از ماموریت Deep Impact انجام شد. دنباله‌دار تمپل توسط یک کاوشگر ضربه‌گیر ویژه که توسط یک دستگاه خودکار رها شده بود، برخورد کرد. تجزیه و تحلیل ماده دنباله دار که در اثر ضربه آزاد شد، وجود آب و ترکیبات آلی مختلف در آن را نشان داد.

نتیجه‌گیری: نظریه پانسپرمی از بدو پیدایش به‌طور چشمگیری تغییر کرده است. علم مدرن آن دسته از عناصر اولیه حیات را که می تواند توسط اجرام فضایی به سیاره جوان ما منتقل شود، به شیوه ای متفاوت تفسیر می کند. تحقیقات و آزمایش ها زنده بودن سلول های زنده را در شرایط سفر بین سیاره ای ثابت می کند. همه اینها ایده منشأ فرازمینی زندگی زمینی را مرتبط می کند. مفاهیم اصلی منشا حیات روی زمین نظریه هایی هستند که در آنها پانسپرمیا یا به عنوان بخش اصلی و یا به عنوان روشی برای رساندن اجزا به زمین برای ایجاد ماده زنده گنجانده شده است.

نظریه تکامل بیوشیمیایی Oparin-Haldane

ایده تولید خود به خودی موجودات زنده از مواد معدنی همیشه تقریباً تنها جایگزین آفرینش گرایی باقی مانده است و در سال 1924 یک تک نگاری 70 صفحه ای منتشر شد که به این ایده قدرت یک نظریه کاملاً توسعه یافته و اثبات شده را می دهد. این اثر "منشاء زندگی" نام داشت، نویسنده آن یک دانشمند روسی - الکساندر ایوانوویچ اوپارین (1894-1980) بود. در سال 1929، زمانی که آثار اوپارین هنوز به انگلیسی ترجمه نشده بود، مفاهیم مشابهی از منشأ حیات روی زمین توسط زیست شناس انگلیسی جان هالدان (1860-1936) بیان شد.

اوپارین پیشنهاد کرد که اگر جو اولیه سیاره جوان زمین در حال کاهش باشد (یعنی فاقد اکسیژن باشد)، یک انفجار قدرتمند انرژی (مانند رعد و برق یا تشعشع فرابنفش) می تواند سنتز ترکیبات آلی از مواد معدنی را تقویت کند. در آینده، چنین مولکول‌هایی می‌توانند لخته‌ها و خوشه‌هایی را تشکیل دهند - قطره‌های همسو، که ارگانیسم‌های اولیه هستند، که پیراهن‌های آبی در اطراف آن‌ها تشکیل می‌شوند - پایه‌های غشای پوسته، لایه‌بندی رخ می‌دهد، و یک اختلاف بار ایجاد می‌کند، به این معنی که حرکت است. آغاز متابولیسم، مبانی متابولیسم، و غیره.

هالدان مفهوم "سوپ اولیه" را معرفی کرد - اقیانوس زمینی اولیه که تبدیل به یک اقیانوس بزرگ شد. آزمایشگاه شیمیمتصل به یک منبع تغذیه قدرتمند - نور خورشید. ترکیب دی اکسید کربن، آمونیاک و تابش فرابنفش منجر به ایجاد جمعیت متمرکزی از مونومرها و پلیمرهای آلی شد. متعاقبا، چنین تشکیلاتی با ظهور یک غشای لیپیدی در اطراف آنها مرتبط شد و توسعه آنها منجر به تشکیل یک سلول زنده شد.

مراحل اصلی پیدایش حیات روی زمین (طبق نظر Oparin-Haldane)

بر اساس نظریه پیدایش کیهان از دسته ای از انرژی، انفجار بزرگ حدود 14 میلیارد سال پیش رخ داد و حدود 4.6 میلیارد سال پیش ایجاد سیارات منظومه شمسی به پایان رسید.

زمین جوان، به تدریج سرد شد، پوسته ای جامد به دست آورد که در اطراف آن تشکیل اتمسفر اتفاق افتاد. اتمسفر اولیه حاوی بخار آب و گازهایی بود که بعداً به عنوان مواد خام برای سنتز آلی استفاده شد: مونوکسید کربن و دی اکسید، سولفید هیدروژن، متان، آمونیاک و ترکیبات سیانید.

بمباران اجسام فضایی حاوی آب منجمد و تراکم بخار آب در جو منجر به تشکیل اقیانوس جهانی شد که در آن ترکیبات شیمیایی. رعد و برق های قدرتمند با تشکیل جوی همراه بود که از طریق آن اشعه ماوراء بنفش قوی نفوذ کرد. در چنین شرایطی، سنتز اسیدهای آمینه، قندها و سایر مواد آلی ساده انجام شد.

در پایان اولین میلیارد سال وجود زمین، فرآیند پلیمریزاسیون در آب از ساده ترین مونومرها به پروتئین ها (پلی پپتیدها) و اسیدهای نوکلئیک (پلی نوکلئوتیدها) آغاز شد. آنها شروع به تشکیل ترکیبات پیش بیولوژیکی - coacervates (با عناصر اولیه هسته، متابولیسم و غشاء کردند).

3.5-3 میلیارد سال قبل از میلاد - مرحله تشکیل پروتوبیونت ها با خود تولید مثل، متابولیسم تنظیم شده، غشایی با نفوذپذیری متغیر.

3 میلیارد سال قبل از میلاد ه. - ظهور موجودات سلولی، اسیدهای نوکلئیک، باکتری های اولیه، آغاز تکامل بیولوژیکی.

شواهد تجربی برای فرضیه Oparin-Haldane

بسیاری از دانشمندان مفاهیم اساسی منشأ حیات بر روی زمین را بر اساس زیست زایی به طور مثبت ارزیابی کردند، اگرچه از همان ابتدا تنگناها و ناسازگاری هایی را در نظریه Oparin-Haldane یافتند. AT کشورهای مختلفکار بر روی انجام مطالعات آزمایشی این فرضیه آغاز شد، که مشهورترین آن آزمایش کلاسیک است که در سال 1953 توسط دانشمندان آمریکایی استنلی میلر (1930-2007) و هارولد اوری (1893-1981) انجام شد.

ماهیت این آزمایش شبیه سازی شرایط زمین اولیه در آزمایشگاه بود که در آن سنتز ساده ترین ترکیبات آلی می توانست اتفاق بیفتد. مخلوط گازی که در دستگاه در گردش است از نظر ترکیب شبیه به جو زمین اولیه بود. طراحی این دستگاه تقلیدی از فعالیت های آتشفشانی را ارائه می کرد و تخلیه های الکتریکی که از مخلوط عبور می کردند، اثر رعد و برق را ایجاد می کردند.

پس از یک هفته گردش مخلوط در سیستم، انتقال یک دهم کربن به ترکیبات آلی مشاهده شد، اسیدهای آمینه، قندها، لیپیدها و ترکیبات قبل از اسیدهای آمینه یافت شدند. آزمایش‌های مکرر و اصلاح‌شده به طور کامل امکان زیست‌زایی را در شرایط شبیه‌سازی شده زمین اولیه تأیید کرد. در سال های بعد، آزمایش های مکرر در آزمایشگاه های دیگر انجام شد. سولفید هیدروژن به ترکیب مخلوط گاز به عنوان یک جزء احتمالی پرتاب آتشفشانی اضافه شد و سایر تغییرات غیر اصلی ایجاد شد. در بیشتر موارد، آزمایش در سنتز ترکیبات آلی موفقیت‌آمیز بود، اگرچه تلاش‌ها برای فراتر رفتن و به دست آوردن عناصر پیچیده‌تر که به ترکیب یک سلول زنده نزدیک می‌شدند، ناموفق بود.

جهان RNA

در پایان قرن بیستم، بسیاری از دانشمندانی که هرگز به مشکل منشأ حیات روی زمین علاقه نداشتند، مشخص شد که با وجود هماهنگی ساختارهای نظری و تأیید تجربی واضح، نظریه Oparin-Haldane آشکار است. ، شاید نقص های غیر قابل حل. یکی از موارد اصلی عدم امکان توضیح ظاهر در پروتوبیون ها ویژگی های تعیین کننده برای یک موجود زنده - برای تکثیر با حفظ صفات ارثی بود. با کشف ژنتیک ساختارهای سلولی، با تعریف عملکرد و ساختار DNA، با توسعه میکروبیولوژی، نامزد جدیدی برای نقش مولکول اولین حیات ظاهر شد.

آنها به یک مولکول اسید ریبونوکلئیک - RNA تبدیل شدند. این ماکرومولکول، که بخشی از تمام سلول های زنده است، زنجیره ای از نوکلئوتیدها - ساده ترین پیوندهای آلی، متشکل از اتم های نیتروژن، یک مونوساکارید - ریبوز و یک گروه فسفات است. این توالی نوکلئوتیدها کد اطلاعات ارثی است و برای مثال در ویروس ها، RNA نقشی را ایفا می کند که DNA در ساختارهای پیچیده سلولی ایفا می کند.

علاوه بر این، دانشمندان توانایی منحصر به فرد برخی از مولکول های RNA را در شکستن زنجیره های دیگر یا چسب کشف کرده اند. عناصر منفرد RNA، و برخی نقش اتوکاتالیست ها را بازی می کنند - یعنی آنها به بازتولید سریع خود کمک می کنند. اندازه نسبتا کوچک ماکرومولکول RNA و ساختار ساده شده آن در مقایسه با DNA (به یک رشته) باعث شد که ریبونوکلئیک اسید کاندید اصلی نقش عنصر اصلی سیستم های پیش بیولوژیکی باشد.

آخرین نظریه جدید در مورد منشاء ماده زنده در این سیاره در سال 1986 توسط والتر گیلبرت (متولد 1932) فرموله شد - فیزیکدان آمریکایی، میکروبیولوژیست و بیوشیمی. همه کارشناسان با این دیدگاه در مورد منشاء حیات روی زمین موافق نیستند. نظریه ساختار دنیای پیش زیستی سیاره ما که به اختصار "دنیای RNA" نامیده می شود، نمی تواند به این سوال ساده پاسخ دهد که چگونه اولین مولکول RNA با خواص مطلوب ظاهر شد، حتی اگر مقدار زیادی از " مواد و مصالح ساختمانی» به شکل نوکلئوتیدها و غیره

جهان PAH

سایمون نیکلاس پلاتس در می 2004 و در سال 2006 گروهی از دانشمندان به رهبری پاسکال ارنفروند تلاش کردند تا پاسخ را بیابند. هیدروکربن های پلی آروماتیک به عنوان ماده اولیه برای RNA با خواص کاتالیزوری پیشنهاد شده اند.

دنیای PAH ها بر اساس شیوع بالای این ترکیبات در فضای مرئی (احتمالاً در "سوپ اولیه" زمین جوان وجود داشته اند) و ویژگی های ساختار حلقه ای شکل آنها است که به اتصال سریع با نیتروژن کمک می کند. بازها - اجزای کلیدی RNA. تئوری PAH بار دیگر از موضوعیت برخی مفاد پان اسپرمی صحبت می کند.

زندگی منحصر به فرد در یک سیاره منحصر به فرد

تا زمانی که دانشمندان فرصتی برای بازگشت به 3 میلیارد سال پیش نداشته باشند، راز منشا حیات در سیاره ما فاش نخواهد شد - بسیاری از کسانی که با این مشکل سروکار داشتند به این نتیجه می رسند. مفاهیم اصلی پیدایش حیات روی زمین عبارتند از: نظریه ابیوژنز و نظریه پانسپرمی. آنها می توانند از بسیاری جهات با هم همپوشانی داشته باشند، اما، به احتمال زیاد، نمی توانند پاسخ دهند: چگونه یک سیستم شگفت آور متعادل از زمین و ماهواره آن، ماه، در کیهان وسیع ظاهر شد، چگونه زندگی در آن سرچشمه گرفت ...

سوال CCE 42

فرضیه های پیدایش حیات بر روی زمین

1. آفرینش گرایی

2. تولید خود به خود (خود به خودی).

3. فرضیه پان اسپرمی

4. فرضیه تکامل بیوشیمیایی

5. حالت ساکن

1. خلقت گرایی. بر اساس این مفهوم، زندگی و همه گونه‌های موجودات زنده ساکن زمین، نتیجه یک عمل خلاقانه یک موجود برتر در یک زمان خاص است. مفاد اصلی خلقت گرایی در کتاب مقدس، در کتاب پیدایش آمده است. فرآیند خلقت الهی جهان به گونه ای تصور می شود که فقط یک بار اتفاق افتاده است و بنابراین برای مشاهده غیرقابل دسترس است. همین کافی است تا کل مفهوم خلقت الهی از دایره تحقیقات علمی خارج شود. علم فقط با پدیده های قابل مشاهده سروکار دارد و بنابراین هرگز نمی تواند این مفهوم را اثبات یا رد کند.

2. نسل خود به خود (خود به خودی).. ایده منشاء موجودات زنده از مواد بی جان در چین باستان، بابل و مصر بسیار رایج بود. بزرگترین فیلسوف یونان باستان، ارسطو، پیشنهاد کرد که "ذرات" خاصی از ماده حاوی نوعی "اصل فعال" است که در شرایط مناسب می تواند یک موجود زنده ایجاد کند.

ون هلمونت (1579-1644)، یک پزشک هلندی و فیلسوف طبیعی، آزمایشی را توصیف کرد که در آن ظاهراً موش هایی را در سه هفته خلق کرد. برای این کار یک پیراهن کثیف، یک کمد تیره و یک مشت گندم لازم بود. ون هلمونت عرق انسان را اصل فعال در روند تولد موش می دانست. و تا زمان ظهور در اواسط قرن دهم کار بنیانگذار میکروبیولوژی، لوئی پاستور، این دکترین همچنان طرفدارانی پیدا کرد.

توسعه ایده نسل خود به خود در اصل به دورانی اشاره دارد که ایده های مذهبی بر آگاهی عمومی حاکم بود. آن دسته از فیلسوفان و طبیعت گرایان که نمی خواستند آموزه کلیسا در مورد "آفرینش حیات" را بپذیرند، با سطح دانش آن زمان، به راحتی به ایده نسل خود به خود رسیدند. تا جایی که بر خلاف باور به خلقت، بر ایده منشأ طبیعی موجودات تاکید شده بود، ایده تولید خود به خود در مرحله خاصی از اهمیت پیشروی قرار داشت. بنابراین، این ایده اغلب با مخالفت کلیسا و متکلمان مواجه شد.

3. فرضیه پان اسپرمیطبق این فرضیه که در سال 1865 ارائه شد. توسط دانشمند آلمانی G. Richter و در نهایت توسط دانشمند سوئدی Arrhenius در سال 1895 فرموله شد، حیات می تواند از فضا به زمین آورده شود. محتمل ترین برخورد موجودات زنده با منشا فرازمینی با شهاب سنگ ها و غبار کیهانی. این فرض بر اساس داده‌های مربوط به مقاومت بالای برخی از موجودات و هاگ‌های آنها در برابر تشعشع، خلاء بالا، دمای پایین و سایر تأثیرات است. با این حال، هنوز هیچ حقایق قابل اعتمادی وجود ندارد که منشا فرازمینی میکروارگانیسم های موجود در شهاب سنگ ها را تایید کند. اما حتی اگر آنها به زمین برسند و زندگی در سیاره ما را به وجود آورند، سؤال منشا اصلی حیات بی پاسخ می ماند.

4. فرضیه تکامل بیوشیمیایی. در سال 1924، بیوشیمیدان AI Oparin و بعدها دانشمند انگلیسی J. Haldane (1929)، فرضیه ای را تدوین کردند که زندگی را نتیجه تکامل طولانی ترکیبات کربن می داند.

در حال حاضر، در روند شکل گیری زندگی، چهار مرحله به طور معمول متمایز می شود:

1. سنتز ترکیبات آلی با وزن مولکولی کم (مونومرهای بیولوژیکی) از گازهای جو اولیه.

2. تشکیل پلیمرهای بیولوژیکی.

3. تشکیل سیستم های فاز جدا شده از مواد آلی جدا شده از محیط خارجی توسط غشاها (پروتوبیونت ها).

4. پیدایش ساده ترین سلول ها با خواص جانداران از جمله دستگاه تولید مثل که انتقال خواص سلول های مادر به سلول های دختر را تضمین می کند.

"نرم اولیه" (اختیاری)

در سال 1923، دانشمند روسی الکساندر ایوانوویچ اوپارین پیشنهاد کرد که در شرایط زمین اولیه، مواد آلی از ساده ترین ترکیبات - آمونیاک، متان، هیدروژن و آب به وجود می آیند. انرژی لازم برای چنین دگرگونی هایی را می توان از پرتوهای فرابنفش یا از تخلیه های الکتریکی مکرر رعد و برق - رعد و برق - به دست آورد. شاید این مواد آلی به تدریج در اقیانوس های باستانی انباشته شدند و سوپ اولیه ای را تشکیل دادند که زندگی در آن سرچشمه گرفت.

طبق فرضیه A. I. Oparin، در آبگوشت اولیه، مولکول‌های پروتئین نخ مانند بلند می‌توانند به شکل توپ‌هایی جمع شوند، به هم بچسبند و بزرگ‌تر شوند. به لطف این، آنها در برابر عملکرد مخرب موج سواری و اشعه ماوراء بنفش مقاوم شدند. چیزی شبیه به چیزی که با ریختن جیوه از یک دماسنج شکسته روی یک بشقاب می‌توان مشاهده کرد وجود داشت: جیوه که به صورت قطرات کوچک زیادی متلاشی می‌شود، به تدریج به قطرات کمی بزرگ‌تر و سپس در یک توپ بزرگ جمع می‌شود. "توپ های" پروتئین در "آبگوشت اولیه"، مولکول های آب محدود و همچنین چربی ها را به سمت خود جذب می کند. چربی ها روی سطح اجسام پروتئینی می نشینند و آنها را با لایه ای می پوشانند که ساختار آن از راه دور شبیه یک غشای سلولی است. Oparin این فرآیند را coacervation (از لاتین coacervus - "لخته") نامید و اجسام حاصل را قطرات coacervate یا به سادگی coacervates نامیدند. با گذشت زمان، کواسروات‌ها بخش‌های بیشتری از ماده را از محلول اطراف خود جذب کردند، ساختار آنها پیچیده‌تر شد تا اینکه به سلول‌های بسیار ابتدایی، اما از قبل زنده تبدیل شدند.

5. حالت ساکن

بر اساس تئوری حالت پایدار، زمین هرگز به وجود نیامده، بلکه برای همیشه وجود داشته است. همیشه قادر به حفظ زندگی بوده است و اگر تغییر کرده باشد، خیلی کم تغییر کرده است. طبق این نسخه، گونه ها نیز هرگز به وجود نیامده اند، آنها همیشه وجود داشته اند، و هر گونه فقط دو احتمال دارد - یا تغییر در تعداد یا انقراض.

آفرینش گرایی این فرضیه است که زندگی توسط یک موجود ماوراء طبیعی در نتیجه یک عمل آفرینش یعنی خدا ایجاد شده است.

فرضیه حالت پایدار که بر اساس آن زندگی همیشه وجود داشته است.

فرضیه منشأ خود به خودی حیات که مبتنی بر ایده ظهور مکرر حیات از ماده بی جان است.

فرضیه پانسپرمیا که بر اساس آن حیات از فضای خارج از زمین به زمین آورده شده است.

فرضیه منشا تاریخی حیات از طریق تکامل بیوشیمیایی.

فرضیه تولید خود به خودی زندگیدر چین و هند باستان به عنوان جایگزینی برای خلقت گرایی مطرح شد. ایده های این فرضیه توسط متفکران یونان باستان (افلاطون، ارسطو) و همچنین دانشمندان دوره مدرن (گالیله، دکارت، لامارک) پشتیبانی شد. بر اساس این فرضیه، موجودات زنده (موجودات پایین تر) می توانند با تولید خود به خود از ماده بی جان حاوی نوعی "اصل فعال" ظاهر شوند. بنابراین، به عنوان مثال، به گفته ارسطو، حشرات و قورباغه ها تحت شرایط خاصی می توانند در خاک لجن و مرطوب شروع شوند. کرم ها و جلبک ها در آب راکد، اما لاروها را در گوشت گندیده در هنگام پوسیدگی پرواز می کنند.

میکروبیولوژیست فرانسوی L. Pasteur (1822-1895)، با آزمایش های خود با ویروس ها، سرانجام ناسازگاری ایده تولید خود به خودی زندگی را ثابت کرد. با این حال، با رد این فرضیه، او خود را ارائه نکرد، مسئله منشأ زندگی را روشن نکرد.

با این وجود، آزمایش های ال. پاستور در به دست آوردن مطالب تجربی غنی در زمینه میکروبیولوژی زمان خود اهمیت زیادی داشت.

فرضیه پان اسپرمی- در مورد منشأ غیر زمینی زندگی با آوردن "میکروب های حیات" از فضا به زمین - اولین بار توسط زیست شناس و پزشک آلمانی G. Richter در پایان قرن 19 بیان شد. مفهوم پانسپرمیا (از یونانی. ماهی تابه- همه، اسپرم- دانه) امکان منشأ حیات در زمان های مختلف در نقاط مختلف کیهان و انتقال آن به روش های مختلف به زمین (شهاب سنگ ها، سیارک ها، غبار کیهانی) را فراهم می کند.

در واقع، در حال حاضر، برخی از داده ها به دست آمده است که نشان دهنده امکان تشکیل مواد آلی توسط ابزارهای شیمیایی در شرایط فضایی است. بنابراین، در سال 1975 پیش سازهای اسید آمینه در خاک ماه یافت شد. ساده ترین ترکیبات کربنی، از جمله ترکیبات نزدیک به اسیدهای آمینه، در ابرهای بین ستاره ای یافت شده است. آلدهیدها، آب، الکل ها، اسید هیدروسیانیک و غیره در ترکیب شهاب سنگ ها یافت شد.

مفهوم پانسپرمیا توسط بزرگترین دانشمندان اواخر قرن 19 و اوایل قرن 20 مشترک بود: شیمیدان و زراعی آلمانی J. Liebig، فیزیکدان انگلیسی W. Thomson، طبیعت شناس آلمانی G. Helmholtz، و شیمیدان فیزیک سوئدی S. Arrhenius. . S. Arrhenius در سال 1907 حتی در نوشته های خود توضیح داد که چگونه هاگ های زنده موجودات زنده با ذرات گرد و غبار از سیارات دیگر به فضای بیرونی می روند. سرگردان در فضاهای وسیع فضا تحت فشار نور ستارگان، بر روی سیارات افتادند و در جایی که شرایط مساعد وجود داشت (از جمله روی زمین) زندگی جدیدی آغاز شد. ایده پانسپرمیا توسط برخی از دانشمندان روسی نیز پشتیبانی شد: ژئوفیزیکدان P. Lazarev، زیست شناس L. Berg، زیست شناس خاک S. Kostychev.

ایده ای در مورد منشاء حیات روی زمین تقریباً از لحظه شکل گیری آن وجود دارد. همانطور که می دانید زمین حدود 5 میلیارد سال پیش شکل گرفت. این بدان معنی است که حیات می تواند در زمان شکل گیری منظومه شمسی، یعنی در فضا، سرچشمه گرفته باشد. از آنجایی که مدت زمان تکامل زمین و زندگی روی آن کمی متفاوت است، نسخه ای وجود دارد که زندگی روی زمین ادامه وجود ابدی آن است. این موضع به نظریه وجود ابدی حیات در کیهان نزدیک است. در مقیاس فرآیند تکامل جهانی، می توان فرض کرد که ظهور حیات بر روی زمین ممکن است ظاهراً با شکل گیری و وجود ماده همزمان باشد. آکادمیک V. Vernadsky ایده ابدیت زندگی را نه در زمینه توزیع مجدد آن در فضا، بلکه به معنای تداوم و به هم پیوستگی ماده و زندگی به اشتراک گذاشت. او نوشت که "حیات و ماده جدایی ناپذیر، به هم پیوسته هستند و هیچ ترتیب زمانی بین آنها وجود ندارد." زیست شناس و ژنتیک روسی تیموفیف-رسوفسکی (1900-1982) به همین ایده اشاره می کند. او در مقاله کوتاه خود در مورد نظریه تکامل (1977) زیرکانه اظهار داشت: «همه ما چنان ماتریالیست هستیم که همه ما دیوانه وار نگران چگونگی شروع زندگی هستیم. در عین حال، ما تقریباً اهمیتی نمی دهیم که ماده چگونه به وجود آمده است. اینجا همه چیز ساده است. ماده جاودانه است، بالاخره همیشه بوده است و نیازی به سوال نیست. همیشه بود. اما زندگی، می بینید، لزوماً باید بوجود بیاید. یا شاید او همیشه بوده است. و نیازی به سؤال نیست، فقط همیشه بوده است و بس.»

بنابراین هیچ یک از این چهار فرضیه تاکنون توسط مطالعات تجربی معتبر تایید نشده است.

فرضیه منشا حیات در گذشته تاریخی در نتیجه تکامل بیوشیمیایی A. I. Oparina

تکامل ژئوشیمیایی سیاره زمین، سنتز ساده ترین ترکیبات، مانند CO 2,1 h[H 3، H 2 0 و غیره، انتقال آب از حالت بخار به حالت مایع در نتیجه سرد شدن تدریجی زمین. تکامل جو و هیدروسفر.

تشکیل از ترکیبات معدنی مواد آلی - اسیدهای آمینه - و تجمع آنها در اقیانوس اولیه در نتیجه تأثیر الکترومغناطیسی خورشید، تابش کیهانی و تخلیه الکتریکی.

عارضه تدریجی ترکیبات آلی و تشکیل ساختارهای پروتئینی.

جداسازی ساختارهای پروتئینی از محیط، تشکیل کمپلکس های آبی و ایجاد پوسته آبی در اطراف پروتئین ها.

ادغام چنین کمپلکس ها و تشکیل کواسروات ها (از لات. coacervus- لخته، پشته، انباشته)، قادر به تبادل ماده و انرژی با محیط است.

جذب فلزات توسط کواسروات ها، که منجر به تشکیل آنزیم هایی می شود که فرآیندهای بیوشیمیایی را تسریع می کنند.

تشکیل مرزهای لیپید آبگریز بین کواسروات ها و محیط خارجی که منجر به تشکیل غشاهای نیمه تراوا شد که ثبات عملکرد کواسروات را تضمین می کرد.

توسعه در مسیر تکامل در این شکل‌گیری‌های فرآیندهای خودتنظیمی و خود بازتولید.

بنابراین، با توجه به فرضیه A. Oparin، یک شکل بدوی از ماده زنده ظاهر شد. به نظر او، تکامل پیش‌زیستی ماده چنین است.

از زمان های قدیم تا زمان ما، فرضیه های بی شماری در مورد منشا حیات بر روی زمین مطرح شده است.

در حال حاضر 5 مفهوم علمی در مورد منشا حیات وجود دارد:

1. پیدایش زنده از بی جان با رعایت قوانین فیزیکی و شیمیایی خاص (مفهوم غیر زنده)؛

2. فرضیه "هولوبیوز"- مفهوم پروتوبیونت یا زیست، نوعی اجداد پیش سلولی، ساختارهای اولیه "قابل زندگی".

3. فرضیه ژنوبیوزیعنی جستجوی ژنوم به عنوان نیای باقیمانده تمام ساختارهای سلولی زنده، با توجه به اینکه

این RNA بود که نقش اصلی را در پیدایش حیات آن ایفا کرد.

4. مفهوم حالت ساکن زندگی -زندگی همیشه وجود داشته است، آغازی برای زندگی وجود ندارد.

5. منشا فرازمینی حیات - حیات از فضا به زمین آورده شد (مفهوم پان اسپرمی).

در توسعه آموزه های منشأ حیات، جایگاه مهمی توسط این نظریه اشغال شده است که همه موجودات زنده فقط از موجودات زنده می آیند - نظریه بیوژنز.

در سال 1688، زیست شناس ایتالیایی، F. Redi، با یک سری آزمایشات با رگ های باز و بسته، ثابت کرد که کرم های کوچک سفیدی که در گوشت ظاهر می شوند، لارو مگس هستند و این اصل را فرموله کرد: همه موجودات زنده از موجودات زنده هستند.

در سال 1860، پاستور نشان داد که باکتری ها می توانند همه جا باشند و مواد بی جان را آلوده کنند. برای خلاص شدن از شر آنها، عقیم سازی به نام پاستوریزه ضروری است.

با این حال، به عنوان یک نظریه در مورد منشاء حیات، بیوژنز غیرقابل دفاع است، زیرا زنده را در مقابل غیر زنده قرار می دهد و ایده ابدیت زندگی را تأیید می کند که توسط علم رد شده است.

مفهوم غیر زنده

ابیوژنز -ایده منشأ زنده از غیر زنده، فرضیه اولیه نظریه مدرن منشاء حیات است.

در سال 1924، بیوشیمیدان معروف A. I. Oparin پیشنهاد کرد که با تخلیه الکتریکی قوی در جو زمین، که 4 تا 4.5 میلیارد سال پیش از آمونیاک، متان، دی اکسید کربن و بخار آب تشکیل شده بود، ساده ترین ترکیبات آلی می توانند برای منشاء حیات ایجاد شوند. .

پیش بینی های آکادمیک اوپارین به حقیقت پیوست. در سال 1955، محقق آمریکایی اس. میلر، با عبور بارهای الکتریکی از مخلوطی از گازها و بخارات، ساده ترین اسیدهای چرب، اوره، اسیدهای استیک و فرمیک و چندین اسید آمینه را به دست آورد.

بنابراین، در اواسط قرن بیستم، سنتز بیوژنتیک پروتئین مانند و سایر مواد آلی به طور تجربی در شرایطی انجام شد که شرایط زمین اولیه را بازتولید می کرد.

فرضیه اوپارین در مورد منشاء حیات بر روی زمین مبتنی بر ایده پیچیدگی تدریجی ساختار شیمیایی و ظاهر مورفولوژیکی پیش سازهای حیات (پروبیونت ها) در راه رسیدن به موجودات زنده است. در محل اتصال دریا، زمین و هوا، شرایط مساعدی برای تشکیل ترکیبات آلی پیچیده ایجاد شد. در محلول های غلیظ پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، لخته ها می توانند مانند محلول های آبی ژلاتین تشکیل شوند. A. I. Oparin این لخته ها را نامید قطره های کواسرواتیا کواسروات می کند.

کواسروات ها ساختارهای چند مولکولی آلی هستند که در محلول جدا شده اند. آنها هنوز موجودات زنده نیستند. ظهور آنها به عنوان مرحله ای از رشد پیش از زندگی در نظر گرفته می شود. مهم ترین مرحله در پیدایش حیات، پیدایش مکانیزمی برای بازتولید همنوع خود و به ارث بردن خواص نسل های پیشین بود. این به دلیل تشکیل مجتمع های پیچیده اسیدهای نوکلئیک و پروتئین ها امکان پذیر شد. اسیدهای نوکلئیک که قادر به تکرار خود بودند شروع به کنترل سنتز پروتئین ها کردند و ترتیب اسیدهای آمینه را در آنها تعیین کردند. و پروتئین ها - آنزیم ها فرآیند ایجاد نسخه های جدید از اسیدهای نوکلئیک را انجام دادند. اینگونه بود که ویژگی اصلی زندگی پدید آمد - توانایی بازتولید مولکول های مشابه خود.

نقطه قوت فرضیه بیوژنتیک ماهیت تکاملی آن است، زندگی یک مرحله طبیعی در تکامل ماده است. امکان تایید تجربی مفاد اصلی فرضیه.

در قطره های کواسروات، می توان مراحل پیش سلولی منشا حیات را شبیه سازی کرد.

جنبه ضعیف فرضیه Oparin امکان بازتولید ساختارهای اولیه زنده را در غیاب ساختارهای مولکولی فراهم می کرد. کد ژنتیکی. فرضیه Oparin الزامات خاصی را بر تولید مثل آزمایشی ساختارهای coacervate تحمیل می کند: "سوپ اولیه" با ساختار شیمیایی پیچیده، عناصر با منشاء بیوژنیک (آنزیم ها و کوآنزیم ها).

فرضیه زیست زایی شامل رد قاطعانه دانشمندان - حامیان ایده ابدیت و بی آغازی زندگی بیولوژیکی است.

بیوشیمی دان روسی S.P. Kostychev در جزوه خود "درباره ظهور حیات روی زمین" خاطرنشان می کند که ساده ترین موجودات پیچیده تر از همه کارخانه ها و گیاهان هستند و ظهور تصادفی زندگی بعید است ، زندگی هرگز روی ماده مرده ایجاد نمی شود.

با توجه به تولید خود به خودی موجودات، باید توجه داشت که آکادمی علوم فرانسه در سال 1859 جایزه ویژه ای را برای تلاش برای روشن کردن مسئله به روشی جدید تعیین کرد. نسل خود به خودزندگی این جایزه در سال 1862 به دانشمند معروف فرانسوی لوئی پاستور اعطا شد که با آزمایشات خود عدم امکان تولید خود به خودی میکروارگانیسم ها را ثابت کرد.

در حال حاضر، حیات روی زمین نمی‌تواند به صورت بیوژنیک ایجاد شود. داروین در سال 1871 نوشت: "اما اگر اکنون ... در یک مخزن گرم حاوی تمام نمک های آمونیوم و فسفر لازم و در دسترس نور، گرما، الکتریسیته، پروتئینی از نظر شیمیایی تشکیل شده است که قادر به دگرگونی های پیچیده تر است، پس این ماده است. بلافاصله از بین می رود و جذب می شود که در دوره ظهور موجودات زنده غیرممکن بود. حیات در زمین به روشی بیوژنیک سرچشمه گرفته است. در حال حاضر، موجود زنده فقط از زنده (منشا بیوژنیک) می آید. احتمال ظهور مجدد حیات بر روی زمین منتفی است.

تئوری پان اسپرمی.

در سال 1865، دکتر آلمانی G. Richter مطرح کرد فرضیه کیهانی

(میکروب های کیهانی) که بر اساس آن زندگی ابدی است و میکروب های ساکن در فضای جهان را می توان از سیاره ای به سیاره دیگر منتقل کرد.

فرضیه مشابهی توسط طبیعت شناس سوئدی S. Arrhenius در سال 1907 ارائه شد، با این فرض که میکروب های حیات همیشه در جهان وجود دارند - فرضیه پان اسپرمیاو توضیح داد که چگونه ذرات ماده، ذرات غبار و هاگ‌های زنده میکروارگانیسم‌ها سیارات ساکن دیگر موجودات را وارد فضای جهان می‌کنند. آنها با پرواز در فضای کیهان به دلیل فشار سبک، حیات خود را حفظ می کنند. زمانی که در سیاره ای با شرایط مناسب برای زندگی قرار می گیرند، زندگی جدیدی را در این سیاره آغاز می کنند. این فرضیه توسط بسیاری از جمله دانشمندان روسی S. P. Kostychev، L. S. Berg و P. P. Lazarev پشتیبانی شد.

این فرضیه هیچ مکانیزمی را برای توضیح منشأ اولیه حیات پیشنهاد نمی کند و مشکل را به مکان دیگری در کیهان منتقل می کند. لیبیگ معتقد بود که «جو اجرام آسمانیو همچنین سحابی های چرخان کیهانی را می توان به عنوان مخازن قدیمی شکل متحرک، به عنوان مزارع ابدی میکروب های ارگانیک در نظر گرفت که از آنجا زندگی به شکل این میکروب ها در کیهان پراکنده می شود.

برای توجیه پانسپرمیا، از نقاشی های صخره ای که اشیایی شبیه به موشک یا فضانوردان یا ظاهر بشقاب پرنده ها را نشان می دهد استفاده می شود. پرواز فضاپیماها اعتقاد به وجود حیات هوشمند در سیارات منظومه شمسی را که پس از کشف کانال هایی در مریخ توسط Schiparelli در سال 1877 ظاهر شد، از بین برد.

لاول 700 کانال در مریخ شمارش کرد. شبکه کانال ها تمام قاره ها را پوشش می داد. در سال 1924، از این کانال ها عکسبرداری شد و اکثر دانشمندان آنها را به عنوان دلیلی بر وجود حیات هوشمند می دانستند. تصاویر 500 کانال گرفته شده و تغییرات فصلیرنگ هایی که ایده های ستاره شناس شوروی G. A. Tikhov را در مورد پوشش گیاهی مریخ تأیید می کند، زیرا دریاچه ها و کانال ها سبز بودند.

اطلاعات ارزشمندی در مورد شرایط فیزیکی مریخ توسط فضاپیمای شوروی "مارس" و ایستگاه های فرود آمریکایی "وایکینگ - 1" و "وایکینگ - 2" به دست آمد. بنابراین، کلاهک های قطبی که تحت تغییرات فصلی قرار می گیرند، معلوم شد که از بخار آب با مخلوطی از غبار معدنی و دی اکسید کربن جامد یخ خشک تشکیل شده اند. اما تاکنون هیچ اثری از حیات در مریخ یافت نشده است.

مطالعه سطح از هیئت ماهواره‌های مصنوعی نشان می‌دهد که کانال‌ها و رودخانه‌های مریخ می‌توانند در نتیجه ذوب شدن زیر یخ‌های سطحی آب در مناطقی با افزایش فعالیت یا گرمای داخلی سیاره یا در طول تغییرات آب و هوایی دوره‌ای به وجود بیایند.

در اواخر دهه شصت قرن بیستم، علاقه به فرضیه های پانسپرمی دوباره افزایش یافت. هنگام مطالعه ماده شهاب سنگ ها و دنباله دارها، "پیش سازهای موجودات زنده" کشف شد - ترکیبات آلی، اسید هیدروسیانیک، آب، فرمالدئید، سیانوژن ها.

فرمالدئید در 60 درصد موارد در 22 ناحیه مورد مطالعه، ابرهای آن با غلظت تقریباً 1000 مولکول در سانتی متر یافت شد. مکعب فضاهای بزرگ را پر کنید

در سال 1975، پیش سازهای اسید آمینه در خاک و شهاب سنگ های ماه یافت شد.

مفهوم حالت ساکن زندگی.

به گفته V.I. Vernadsky، لازم است در مورد ابدیت زندگی و مظاهر موجودات آن صحبت کنیم، همانطور که ما در مورد ابدیت بستر مادی اجرام آسمانی، الکتریکی حرارتی آنها صحبت می کنیم. خواص مغناطیسیو مظاهر آنها همه موجودات زنده از موجودات زنده به وجود آمده اند (اصل ردی).

موجودات تک سلولی اولیه فقط در بیوسفر زمین و همچنین در بیوسفر کیهان می توانند بوجود آیند. به گفته ورنادسکی، علوم طبیعیساخته شده بر این فرض که زندگی با آن کیفیت های خاصهیچ نقشی در زندگی هستی ندارد. اما بیوسفر را باید به‌عنوان یک موجود زنده کیهانی به‌عنوان یک کل در نظر گرفت (پس مسئله آغاز زندگی، جهش از بی‌جان به زنده ناپدید می‌شود).

فرضیه« هولوبیوز».

این به نمونه اولیه جد پیش سلولی و توانایی های او مربوط می شود.

وجود دارد اشکال گوناگونجد پیش سلولی - "بیوید"، "بیوموناد"، "میکروسفر".

به گفته بیوشیمیدان P. Dekker، اساس ساختاری "زیست" توسط ساختارهای اتلاف کننده غیرتعادلی زنده شکل می گیرد، یعنی کشف یک میکروسیستم با یک دستگاه آنزیمی که متابولیسم "بیوئید" را کاتالیز می کند.

این فرضیه فعالیت تا جد سلولی را در روح تبادل متابولیک تفسیر می کند.

در چارچوب فرضیه هولوبیوز، بیوشیمی‌دانان S. Fox و K. Dose بیوپلیمرهای خود را که قادر به متابولیسم هستند - سنتز پروتئین پیچیده مدل‌سازی کردند.

اشکال اصلی این فرضیه عدم وجود یک سیستم ژنتیکی در چنین سنتزی است. از این رو ترجیح دادن به "پیشساز مولکولی" هر موجود زنده، به جای ساختار اولیه پیش سلولی.

فرضیه ژنوبیوز

هالدن دانشمند آمریکایی معتقد بود که ساختار اولیه ساختاری نیست که قادر به تبادل مواد با محیط باشد، بلکه یک سیستم مولکولی مرطوب شبیه به یک ژن و قادر به تولید مثل است و به همین دلیل توسط او "ژن برهنه" نامیده می شود. این فرضیه پس از کشف RNA و DNA و خواص پدیداری آنها به رسمیت شناخته شد.

با توجه به این فرضیه ژنتیکی، اسیدهای نوکلئیک ابتدا به عنوان پایه ماتریسی برای سنتز پروتئین به وجود آمدند. اولین بار در سال 1929 توسط G. Möller مطرح شد.

به طور تجربی ثابت شده است که اسیدهای نوکلئیک ساده می توانند بدون آنزیم تکثیر شوند. سنتز پروتئین ها روی ریبوزوم ها با مشارکت t-RNA و r-RNA انجام می شود. آنها می توانند نه تنها ترکیبات تصادفی اسیدهای آمینه، بلکه پلیمرهای سفارشی را با یک پروتئین بسازند. شاید ریبوزوم های اولیه فقط از RNA تشکیل شده باشد. چنین ریبوزوم‌های بدون پروتئین می‌توانند پپتیدهای مرتب شده را با مشارکت مولکول‌های t-RNA که از طریق جفت شدن باز به r-RNA متصل می‌شوند، سنتز کنند.

در مرحله بعدی تکامل شیمیایی، ماتریس‌هایی ظاهر شدند که توالی مولکول‌های t-RNA و در نتیجه توالی اسیدهای آمینه که توسط مولکول‌های t-RNA متصل می‌شوند را تعیین می‌کردند. توانایی اسیدهای نوکلئیک برای خدمت به عنوان الگوهایی برای تشکیل زنجیره های مکمل (به عنوان مثال، سنتز i-RNA روی DNA) قانع کننده ترین استدلال به نفع ایده نقش اصلی در فرآیند بیوژنز است. دستگاه ارثی و بنابراین به نفع فرضیه ژنتیکی منشأ حیات.