Diagnose

Hvorfor livet begynte i vann

Buljong (tvetydighet) - Buljong: Innhold 1 Lokalitet, lokaliteter 2 Personligheter 3 Biologi... Wikipedia

LIFE er LIFE, et kompleks av prosesser, hvis tilstedeværelse skiller organismer fra inert natur. Dette komplekset er basert på organismenes evne til å motta energi fra solen direkte eller gjennom mat og bruke den til vekst og reproduksjon. Alt... Vitenskapelig og teknisk leksikonordbok

K'tan - Denne artikkelen om et objekt fra den fiktive verdenen beskriver den bare basert på selve fiksjonen. En artikkel som bare består av informasjon basert på selve verket, kan slettes. Du kan hjelpe prosjektet... Wikipedia

Sense and body - (kroppens mening) er et av hovedproblemene i det nye skiftet i det humanitære paradigmet. Debunking av logosentrisme i postmodernismens kultur viste seg faktisk å være den siste fasen i meningsinkarnasjonen, ble til logomachy og grammatisk sentrisme, et tap...... Projektiv filosofisk ordbok

Pest - Historie. I gamle dager kalte Ch. Mange epidemiske sykdommer som rammet samtidige med kolossal dødelighet. Derfor er det ifølge beskrivelsene fra gamle forfattere veldig vanskelig å si med sikkerhet om de betyr nøyaktig den sykdommen...... Encyclopedic Dictionary of F.A. Brockhaus og I.A. Efron

TUBERKULOSE - TUBERKULOSE. Innhold: I. Historisk skisse. 9 II. Årsaken til tuberkulose. 18 III. Patologisk anatomi. 34 IV. Statistikk. 55 V. Sosial betydning av tuberkulose. 63 VІ...... Big Medical Encyclopedia

MAG - MAG. (gaster, ventriculus), en forstørret del av tarmen, som på grunn av tilstedeværelsen av spesielle kjertler har viktigheten av et spesielt viktig fordøyelsesorgan. Tydelig differensiert "mage" av mange virvelløse dyr, spesielt leddyr og...... Stor medisinsk leksikon

INTESTINAL - INTESTINAL. Sammenlignende anatomiske data. Tarmen (enteron) er b. eller m. et langt rør som begynner med munnåpningen i forenden av kroppen (vanligvis fra ventralsiden) og ender på de fleste dyr med en spesiell, anal...... Big Medical Encyclopedia

ACTINOMYCOSIS - ACTINOMYCOSIS, actinomycosis (fra den greske aktisstrålen og mykes sopp), en strålende soppsykdom forårsaket av innføring i den menneskelige eller dyreorganismen av actinomycetes (Actinomycetes), strålende sopp. Actinomycetes gruppe av nedre planter...... Flott medisinsk leksikon

SIBERIAN ULTRA - SIBERIAN ULTRA. Innhold: Etiologi. 379 Statistikk og geografisk fordeling. 381 Epidemiologi. 384 Patologisk anatomi. 385 Måter å smitte på og patogenese. 386 Klinisk...... Stor medisinsk leksikon

3. Teorien om "primær suppe"

Et begrep som ble laget av den sovjetiske biologen Alexander Ivanovich Oparin. I 1924 la han fram teorien om livets opprinnelse på jorden gjennom transformasjon, i løpet av en gradvis kjemisk evolusjon, av molekyler som inneholder karbon til en primersuppe.

Primærbuljong eksisterte angivelig i grunne vannforekomster på jorden for 4 milliarder år siden. Den besto av aminosyrer, polypeptider, nitrogenholdige baser, nukleotider. Den ble dannet under påvirkning av elektriske utladninger, høy temperatur og kosmisk stråling. Dessuten inneholdt ikke jordens atmosfære den gangen oksygen.

I 1923 foreslo den russiske forskeren Alexander Ivanovich Oparin at under forholdene til den primitive jorden, oppsto organisk materiale fra de enkleste forbindelsene - ammoniakk, metan, hydrogen og vann. Energien som er nødvendig for slike transformasjoner kan fås enten fra ultrafiolett stråling eller fra hyppige tordenværsutladninger - lyn. Kanskje disse organiske stoffene gradvis akkumuleres i det antikke hav, og danner den primære suppen der livet ble født..

I henhold til AI Oparins hypotese, i den opprinnelige buljongen, kunne lange filamentformede proteinmolekyler brettes til kuler, "klebe" til hverandre og forstørre. Takket være dette ble de motstandsdyktige mot de destruktive effektene av surfing og ultrafiolett stråling. Noe som ligner på det som kan observeres når kvikksølv helles ut av et ødelagt termometer på et fat: kvikksølv, spredt i mange små dråper, samler seg gradvis i litt større dråper, og deretter i en stor ball. Protein "baller" i "primær buljong" tiltrukket seg selv, bundet vann og fettmolekyler. Fett bosatte seg på overflaten av proteinkropper og omsluttet dem med et lag, hvis struktur svakt lignet en cellemembran. Oparin kalte denne prosessen coacervation, og de resulterende kroppene - coacervate drops, eller bare coacervates. Over tid absorberte koacervater flere og flere deler av stoffet fra løsningen som omgir dem, deres struktur ble mer kompleks til de ble til veldig primitive, men allerede levende celler.

spontan generasjon liv jorden oparin

4. Oparin-Haldane teori

I 1924 publiserte den fremtidige akademikeren Oparin artikkelen "The Origin of Life", som ble oversatt til engelsk i 1938 og gjenopplivet interessen for teorien om spontan generasjon. Oparin foreslo at det i løsninger av forbindelser med høy molekylvekt spontant kan dannes soner med økt konsentrasjon, som er relativt atskilt fra det ytre miljøet og kan støtte utveksling med det. Han kalte dem Coacervate drops, eller rett og slett Coacervates..

Alexander Oparin (til høyre) i laboratoriet

I følge hans teori kan prosessen som førte til fremveksten av liv på jorden deles inn i tre trinn:

Fremveksten av organisk materiale

Fremveksten av proteinkropper

Astronomiske studier viser at både stjerner og planetariske systemer stammer fra gass og støv. Sammen med metaller og oksider, inneholdt den hydrogen, ammoniakk, vann og det enkleste hydrokarbonmetanet.

Forholdene for begynnelsen av dannelsen av proteinstrukturer er etablert siden utseendet til det primære hav (buljong). I vannmiljøet kan hydrokarbonderivater gjennomgå komplekse kjemiske endringer og transformasjoner. Som et resultat av denne komplikasjonen av molekyler, kunne mer komplekse organiske stoffer dannes, nemlig karbohydrater.

Vitenskapen har bevist at som et resultat av bruk av ultrafiolette stråler er det mulig å kunstig syntetisere ikke bare aminosyrer, men også andre organiske stoffer. [4] [5] I følge Oparins teori kan et ytterligere skritt mot fremveksten av proteinkropper være dannelsen av koacervatdråper. Under visse forhold fikk det vandige skallet av organiske molekyler klare grenser og separerte molekylet fra den omkringliggende løsningen. Molekyler omgitt av et vannskall kombinert, og danner multimolekylære komplekser - koacervater.

Koacervatdråper kan også oppstå ved enkel blanding av en rekke polymerer. I dette tilfellet skjedde selvmontering av polymermolekyler i multimolekylære formasjoner - dråper synlige under et optisk mikroskop.

Dråpene klarte å absorbere stoffer utenfra på samme måte som åpne systemer. Når forskjellige katalysatorer (inkludert enzymer) ble inkludert i koacervatdråper, skjedde det forskjellige reaksjoner i dem, spesielt polymerisering av monomerer som kommer fra det ytre miljøet. På grunn av dette kunne dråpene øke i volum og vekt, og deretter dele seg i datterformasjoner. Dermed kan koacervater vokse, formere seg og metabolisere.

Videre ble koacervatdråpene utsatt for naturlig seleksjon, noe som sikret deres utvikling.

Lignende synspunkter ble også uttrykt av den britiske biologen John Haldane..

Sjekket Stanley Miller teorien i 1953 i Miller - Urey eksperimentet. Han la en blanding av H2O, NH3, CH4, CO2, CO i en lukket beholder og begynte å føre elektriske utladninger gjennom den (ved en temperatur på 80 ° C). Det viste seg at det dannes aminosyrer [6]. Senere ble det også oppnådd sukker og nukleotider under forskjellige forhold [4]. Han konkluderte med at evolusjon kan skje i en faseisolert tilstand fra en løsning (coacervates). Et slikt system kan imidlertid ikke reprodusere seg selv..

Teorien ble underbygget, bortsett fra ett problem, som nesten alle spesialister innen livets opprinnelse satte blinde øye i lang tid. Hvis spontant, ved hjelp av tilfeldige matriksfrie synteser i koacervatet, dukket opp enkelt vellykkede konstruksjoner av proteinmolekyler (for eksempel effektive katalysatorer som gir en fordel for dette coacervatet i vekst og reproduksjon), hvordan kan de kopieres for forplantning i coacervate, og enda mer for overføring til avkom coacervates? Teorien klarte ikke å tilby en løsning på problemet med nøyaktig reproduksjon - innenfor koacervatet og på tvers av generasjoner - av enkle, ved et uhell fremvoksende effektive proteinstrukturer. Imidlertid ble det vist at de første koacervatene kunne dannes spontant fra lipider syntetisert på en abiogen måte, og de kunne inngå symbiose med "levende løsninger" - kolonier av selvreproduserende RNA-molekyler, blant annet var det ribozymer som katalyserer lipidsyntese, og et slikt samfunn er allerede mulig kalle en organisme

Primærbuljong ble simulert i laboratoriet og viste opprinnelsen til livet

Forskere ved Universitetet i Duisburg-Essen (UDE) underbygget sin teori om at livet kunne begynne dypt i jordskorpen. I eksperimentene deres skapte de livløse strukturer som utviklet mestringsstrategier i kort tid. Dette rapporteres av boka The First Cell, utgitt av Springer..

I begynnelsen var det en boble: en selvgenererende boble, som en såpeboble, innelukket i en membran. Han var omgitt av en væske i henhold til oppskriften på en primærbuljong, med en temperatur på 40 til 80 ° C og høyt trykk. Dette er forholdene som eksisterte for rundt 3,8 milliarder år siden og fortsatt eksisterer i dag - langt i jordskorpen..

Ved hjelp av et eksperimentelt oppsett modellerte kjemiker Christian Mayer fra Center for Nanointegration (CENIDE) og geolog Ulrich Schreiber, også en UDE-professor, vannfylte sprekker i jordens indre så vel som geotermiske kilder. I laboratorieeksperimentet skapte og ødela de totalt 1500 generasjoner av bobler på to uker..

Forskerne fant at noen av vesiklene overlevde en generasjonsendring fordi de innlemmet visse proteinforløpere fra urinsupporten i membranen. Dette gjorde dem mer stabile, og viktigst av alt, deres membran ble litt mer permeabel..

“Vi kom til at vesiklene på denne måten var i stand til å kompensere for det destruktive trykket. Som en overlevelsesstrategi, hvis du vil. Selv om en slik boble ble ødelagt, vedtok neste generasjon proteinets struktur. Dermed tok de en funksjon fra sine forgjengere - en analog av klassisk arv "

kjemiker Christian Mayer fra CENIDE Center for Nanointegration

Meier og Schreiber er sikre på at de i det minste har vist veien til livets innledende fase. Etter hvert som de modellerte i tide, for milliarder av år siden, kunne slike bobler bli stabile nok til å dukke opp under geysirutbrudd. Over tid ble flere og flere funksjoner lagt til disse vesiklene..

Livets opprinnelse fra den "primordial suppe"

Hvordan begynte livet på planeten vår? Kanskje det dukket opp, som religionen lærer, over natten, som et resultat av den guddommelige skapelsesakten? Men kanskje hennes embryoer ble hentet fra verdensrommet? Eller liv oppsto fra kombinasjonen av enkle organiske molekyler som et resultat av komplekse fysiske og kjemiske prosesser som raste for milliarder av år siden på ørkenen Jorden.?

En milliard år før vår tid

De siste 90 årene tror de fleste forskere at livet begynte på denne måten. Tilbake i 1924 publiserte den sovjetiske akademikeren Alexander Oparin boken "Livets opprinnelse", der han underbygget muligheten for utseendet på komplekse organiske forbindelser fra "ur-suppen" - et forhistorisk hav fullt av forskjellige kjemiske forbindelser.

For en milliard år siden var det totalt kaos på jorden. Det konstante utbruddet av mange vulkaner flommet over overflaten med strømmer av glødende lava. Vanndamp, som kondenserer i atmosfæren, falt på overflaten i uhyrlige dusjer. Noe av vannet fordampet på den fortsatt varme overflaten, men resten forble under og dannet store vannmasser.

Under påvirkning av ultrafiolett stråling fra solen, temperaturendringer og elektriske utladninger fra lyn som nesten kontinuerlig slår inn i det primitive havet, ble det dannet komplekse organiske forbindelser i det, kalt Oparin-protobionter og koacervater. Over tid viste sistnevnte seg å være i stand til å absorbere forskjellige stoffer oppløst i vannet i havet, og å frigjøre produktene fra behandlingen deres, dvs. Forbedret metabolisme med miljøet.

Den neste fasen i utviklingen av coacervates var evnen til å dele de "kvikke", som overgikk konkurrentene sine i vekst, i to like store dråper som beholdt alle de nyttige egenskapene til "foreldrene". Dermed ble koacervatet faktisk den første levende organismen på jorden, siden den hadde to viktigste egenskaper - evnen til selvreproduksjon og metabolisme. Millioner av år stammer de enkleste encellede organismer fra coacervates..

Mysteriet med den "biologiske revolusjonen"

Den skeptiske leseren vil si, la det være slik. For en milliard år siden svømte amøber og andre protozoer i urhavet. Men hvordan skjedde det at noen av dem kom seg til land? Hvordan og hvorfor viste disse encellede organismer seg å være planter og dyr? Endelig, og høyt utviklede pattedyr - spesielt Homo sapiens?

Men det er fortsatt ikke noe eksakt svar på dette spørsmålet. I mellomtiden er det så interessant at UNESCO i 1997 godkjente det biologiske prosjektet VOBR (Great Ordovician Biological Diversity) som av global vitenskapelig betydning. Og etter å ha mottatt de første dataene om prosjektet i 2003, bestemte hun seg for å fortsette forskningen.

VOBR er en hendelse som skjedde på jorden for 470 millioner år siden, under ordovicietiden. Det besto i det faktum at antallet arter som bebodde det primitive havet økte mange ganger i løpet av en veldig kort (geologisk) periode. Nye arter presset kraftig de gamle som bebodde havet i forrige, kambriumperiode, og noen av disse nye artene fikk det til å lande.

Så de første plantene dukket opp på land - mosser og lav, de første dyrene - leddyr. Og den raske utviklingen av terrestriske arter begynte, noe som til slutt førte til utseendet til mennesket.

Men den “historiske betydningen” (som det ble skrevet tidligere i lærebøker) av FOBR ​​er ikke bare dette. Det store ordoviciske biologiske mangfoldet, som skjedde for 470 millioner år siden, er et av de største vitenskapelige mysteriene - det var tross alt ingen slik "biologisk revolusjon" verken før eller etter.

Vulkaner eller meteoritter?

I begynnelsen av FOBR-studien trodde forskere at terrestriske vulkaner spilte hovedrollen her. På grunn av betydelige skift av geologiske plater i den tidlige og middelordoviciske, ble noen hav stengt, og andre ble åpnet. Platene, som bærer disse havene, kom inn under hverandre, på grunn av hvilke sentre for gigantiske jordskjelv og vulkanutbrudd oppsto. Dette førte til frigjøring av en enorm mengde nydannede kjemikalier i vannet, som ble spist med glede av primitivt plankton..

Vel, den raske reproduksjonen av plankton, som alle andre marine innbyggere spiste på den tiden, utløste VOBR.

I tillegg kan betydelige utslipp av vulkansk støv i atmosfæren formørke solen i lang tid, noe som førte til en reduksjon i temperaturen fra Kambrium 70-80 ° C til ganske behagelig ordovic 35-40 ° C. Hvorfor, under slike forhold, etter å ha spist plankton, og ikke prøve å komme deg ut på land?

Alt ville være i orden, men tilhengerne av den "vulkanske" hypotesen har ennå ikke lyktes i å "binde" de beskrevne tektoniske skiftene og begynnelsen av VOBR i tide..

Inntil nylig ble en annen, alternativ hypotese for utseendet til VOBR ansett som en kraftig meteorittbombardement av jorden..

Meteoritter med knyttneve

Den svenske geologen Birger Schmitz oppdaget i 2001 et stort antall store, knyttneveformede, smeltede rester av meteoritter i steinene til Midt-Ordovicien. Antallet deres var så stort at Schmitz fremmet en oppsiktsvekkende antagelse for å forklare funnet: i disse dager falt meteoritter til jorden hundrevis av ganger oftere enn nå. Videre varte dette bombardementet i flere millioner år og fant sted nettopp under VOBR.

Astronomer bekreftet indirekte Schmitzs korrekthet. Datamodellering av meteorbyger, med tanke på alle lovene til himmelmekanikken, viste at på den tiden en veldig stor asteroide, som beveget seg i en bane mellom Mars og Jupiter, virkelig kunne ha splittet seg. Ruskene burde ha falt til jorden i løpet av de neste millioner årene i form av store meteoritter..

Hvordan kunne man ikke anta at det er en årsakssammenheng mellom den intensiverte meteorittbombardementet på jorden og begynnelsen på den "biologiske revolusjonen"? Og selv om verken Schmitz eller hans tilhengere klarte tydelig å forklare hvordan nøyaktig fallet av meteoritter kunne "utløse" VOBR, syntes denne hypotesen i lange 16 år for forskere enda mer attraktiv enn den "vulkanske".

Og igjen - det ukjente

I begynnelsen av 2017 ble imidlertid "rom" -hypotesen tilbakevist. Tidsskriftet Nature Communications publiserte en artikkel av svenske og danske forskere i januar 2017, som ga bevis for at meteorittbombardementet på jorden skjedde bare tre millioner år etter starten av VOBR. De klarte å etablere en mer nøyaktig datering av denne hendelsen ved å undersøke meteoritter med zirkonkrystaller som ble funnet i et av de svenske steinbruddene..

Som sådan er det fortsatt ukjent hva som førte til den store ordoviciske biologiske mangfoldet. Det er bare klart at hadde det ikke vært for denne hendelsen, ville bølgene i det primitive havet trolig fortsatt bølge på jorden til i dag. Fra hvilke noen ganger (men ikke veldig ofte, fordi du aldri vet hva...) de mest nysgjerrige trilobittene ville se med frykt på land.

Syv vitenskapelige teorier om livets opprinnelse. Og fem uvitenskapelige versjoner

Livet på jorden dukket opp for mer enn 3,5 milliarder år siden - det er vanskelig å presisere øyeblikket mer presist, bare om det ikke er lett å trekke linjen mellom "nesten levende" og "virkelig levende". Vi kan imidlertid med sikkerhet si at dette magiske øyeblikket strukket seg ut i mange, lange millioner av år. Og fremdeles var det et skikkelig mirakel.

For å sette pris på dette miraklet til sin virkelige verdi, må du bli kjent med en rekke moderne teorier som beskriver forskjellige muligheter og stadier av livets fødsel. Fra et livlig, men livløst sett med enkle organiske forbindelser til protoorganismer som har kjent døden og gått inn i et uendelig løp av biologisk variasjon. Det er tross alt ikke disse to begrepene - mutabilitet og død - som genererer hele livssummen.

Vitenskapelig: Panspermia

Hypotesen om å bringe liv til jorden fra andre kosmiske legemer har mange autoritative forsvarere. Denne stillingen hadde den store tyske forskeren Hermann Helmholtz og den svenske kjemikeren Svante Arrhenius, den russiske tenkeren Vladimir Vernadsky og den britiske herrefysikeren Kelvin. Vitenskap er imidlertid et faktaområde, og etter oppdagelsen av kosmisk stråling og dens ødeleggende effekt på alle levende ting, syntes panspermi å dø.

Men jo dypere forskere kaster seg ut i saken, jo flere nyanser dukker det opp. Så, nå - inkludert å ha satt opp en rekke eksperimenter med romfartøy - tar vi mye mer alvorlig levende organismeres evne til å tåle stråling og kulde, mangel på vann og andre "gleder" ved å være i verdensrommet. Funn av alle slags organiske forbindelser på asteroider og kometer, i fjerne gass- og støvklynger og protoplanetære skyer er mange og uten tvil. Men uttalelser om oppdagelsen av spor av noe som mistenkelig ligner mikrober, er ikke bevist..

Det er lett å se at til tross for fascinasjonen overfører teorien om panspermi bare spørsmålet om livets opprinnelse til et annet sted og en annen tid. Uansett hva som førte de første organismer til jorden - en utilsiktet meteoritt eller en listig plan for høyt utviklede romvesener, måtte de bli født et sted og på en eller annen måte. La ikke her og mye lenger i fortiden, men livet måtte vokse ut av livløs materie. Spørsmålet "Hvordan?" rester.

Uvitenskapelig: Spontan generasjon

Den spontane opprinnelsen til høyt utviklet levende materie fra ikke-levende materie - som fremveksten av fluelarver i råtnende kjøtt - kan assosieres med Aristoteles, som generaliserte tankene til mange forgjengere og dannet en helhetlig doktrine om spontan generasjon. Som andre elementer i Aristoteles filosofi, var spontan generasjon den dominerende doktrinen i middelalderens Europa og nøt litt støtte frem til eksperimentene til Louis Pasteur, som endelig viste at til og med fluelarver krever at foreldrefluer skal vises. Ikke forveksle spontan generasjon med moderne teorier om livets abiogene opprinnelse: forskjellen mellom dem er grunnleggende..

Vitenskapelig: Primærbuljong

Dette konseptet er nært beslektet med de klassiske eksperimentene som hadde klart å skaffe seg status på 1950-tallet av Stanley Miller og Harold Urey. I laboratoriet modellerte forskere forholdene som kunne eksistere nær overflaten til den unge jorden - en blanding av metan, karbonmonoksid og molekylært hydrogen, mange elektriske utladninger, ultrafiolett lys - og snart ble mer enn 10% av karbonet fra metan omdannet til form av forskjellige organiske molekyler. Mer enn 20 aminosyrer, sukker, lipider og nukleinsyreforløpere ble oppnådd i Miller-Urey-eksperimentene.

Moderne varianter av disse klassiske eksperimentene bruker mye mer sofistikerte oppsett som passer bedre sammen med forholdene på den tidlige jorden. De simulerer virkningen av vulkaner med utslipp av hydrogensulfid og svoveldioksid, tilstedeværelse av nitrogen osv. Så forskere klarer å få en enorm og variert mengde organisk materiale - potensielle byggesteiner for potensielt liv. Hovedproblemet med disse eksperimentene er fortsatt racemat: isomerer av optisk aktive molekyler (som aminosyrer) dannes i en blanding i like store mengder, mens alt kjent liv (med noen få og rare unntak) bare inneholder L-isomerer.

Vi kommer imidlertid tilbake til dette problemet senere. Det skal legges til her at nylig - i 2015 - viste professor i Cambridge, John Sutherland og hans team, muligheten for å danne alle de grunnleggende "livsmolekylene", komponenter av DNA, RNA og proteiner fra et veldig enkelt sett med innledende komponenter. Hovedpersonene i denne blandingen er hydrogencyanid og hydrogensulfid, som ikke er så sjeldne i verdensrommet. For dem gjenstår det å tilsette noen mineraler og metaller som er tilstede i tilstrekkelige mengder på jorden - som fosfater, kobber og jernsalter. Forskere har laget et detaljert reaksjonsskjema som godt kan skape en rik "primær suppe" slik at polymerer vises i den og fullverdig kjemisk evolusjon kommer til spill..

Hypotesen om livets abiogene opprinnelse fra "organisk buljong", som ble testet av eksperimentene til Miller og Urey, ble fremmet i 1924 av den sovjetiske biokjemikeren Alexander Oparin. Og selv om i "mørke årene" av lysenkoismens storhetstid, tok forskeren side av motstandere av vitenskapelig genetikk, er hans fortjeneste stor. Som anerkjennelse for rollen som en akademiker, bærer navnet hans hovedprisen som ble utdelt av International Scientific Society for the Study of the Origin of Life (ISSOL) - Oparin Medal. Prisen deles ut hvert sjette år, og har på forskjellige tidspunkter blitt tildelt både Stanley Miller og den store kromosomforskeren, nobelprisvinneren Jack Shostak. Som en anerkjennelse av Harold Ureys enorme bidrag, tildeler ISSOL Urey-medaljen mellom Oparin-medaljen (også hvert sjette år). Resultatet er en unik, ekte evolusjonær pris - med et variabelt navn.

Vitenskapelig: Kjemisk evolusjon

Teorien prøver å beskrive transformasjonen av relativt enkle organiske stoffer til ganske komplekse kjemiske systemer, forløperne til selve livet, under påvirkning av eksterne faktorer, seleksjonsmekanismer og selvorganisering. Det grunnleggende konseptet med denne tilnærmingen er "vann-karbon-sjåvinisme", som presenterer disse to komponentene (vann og karbon - NS) som helt nødvendige og nøkkel for fremveksten og utviklingen av liv, enten det er på jorden eller et sted utenfor. Og hovedproblemet forblir under hvilke forhold "vann-karbon-sjåvinisme" kan utvikle seg til meget sofistikerte kjemiske komplekser som først og fremst er i stand til selvreplikasjon.

I følge en hypotese kan den primære organisasjonen av molekyler forekomme i mikroporene av leirmineraler, som spilte en strukturell rolle. Den skotske kjemikeren Alexander Graham Cairns-Smith kom på denne ideen for noen år siden. Komplekse biomolekyler kan legge seg og polymerisere på den indre overflaten, som på en matrise: Israelske forskere har vist at slike forhold gjør det mulig å dyrke tilstrekkelig lange proteinkjeder. Her kan de nødvendige mengder metallsalter akkumuleres, som spiller en viktig rolle som katalysatorer for kjemiske reaksjoner. Leirvegger kan tjene som cellemembraner, dele "det indre" rommet der mer og mer komplekse kjemiske reaksjoner foregår, og skille det fra det ytre kaoset.

Overflatene til krystallinske mineraler kan tjene som "matriser" for vekst av polymermolekyler: Den romlige strukturen til krystallgitteret deres er i stand til å velge bare optiske isomerer av samme type - for eksempel L-aminosyrer - som løser problemet som vi snakket om ovenfor. Energi for den primære "metabolismen" kunne tilføres uorganiske reaksjoner, for eksempel reduksjon av mineralpyritten (FeS2) med hydrogen (til jernsulfid og hydrogensulfid). I dette tilfellet er verken lyn eller ultrafiolett stråling nødvendig for utseendet på komplekse biomolekyler, som i Miller-Urey-eksperimentene..

Dette betyr at vi kan bli kvitt de skadelige sidene ved deres handling. Young Earth var ikke immun mot skadelige - og til og med dødelige - komponenter av solstråling. Selv moderne, evolusjonært testede organismer kunne ikke tåle denne harde ultrafiolette strålingen - til tross for at solen selv var mye yngre og ikke ga nok varme til planeten. Fra dette oppstod hypotesen at i den tiden da miraklet om livets fødsel skjedde, kunne hele jorden dekkes med et tykt islag - hundrevis av meter; og det er for det beste.

Gjemmer seg under dette innlandsisen, kunne livet føles helt trygt mot ultrafiolett stråling og fra hyppige meteorittangrep som truet med å ødelegge det i knoppen. Det relativt kule miljøet kan også stabilisere strukturen til de første makromolekylene.

Vitenskapelig: Svarte røykere

Faktisk, ultrafiolett stråling på den unge jorden, hvis atmosfære ennå ikke inneholdt oksygen og ikke hadde en så vidunderlig ting som ozonlaget, burde ha vært dødelig for noe begynnende liv. Fra dette vokste antagelsen om at skjøre forfedre til levende organismer ble tvunget til å eksistere et sted, og gjemte seg fra den kontinuerlige strømmen av sterilisering av alle og alle stråler. For eksempel dypt under vann - selvfølgelig, hvor det er nok mineraler, blanding, varme og energi til kjemiske reaksjoner. Og slike steder ble funnet.

Mot slutten av det tjuende århundre ble det klart at havbunnen på ingen måte kunne være et fristed for middelalderske monstre: forholdene er for harde, temperaturen er lav, det er ingen stråling, og sjeldne organiske stoffer kan bare sette seg fra overflaten. Faktisk er dette de mest omfattende semi-ørkenene - med noen bemerkelsesverdige unntak: akkurat der, dypt under vann, nær utløpene til geotermiske kilder, er livet bokstavelig talt i full gang. Svart vann mettet med sulfider er varmt, blandet aktivt og inneholder mye mineraler.

Røykere i Svartehavet er veldig rike og særegne økosystemer: bakteriene som spiser på dem bruker jern-svovelreaksjonene, som vi allerede har diskutert. De er grunnlaget for et fullt blomstrende liv, inkludert en rekke unike ormer og reker. Kanskje de var grunnlaget og opprinnelsen til livet på planeten: i det minste teoretisk har slike systemer alt som er nødvendig for dette.

Uvitenskapelig: Ånder, guder, forfedre

Eventuelle kosmologiske myter om verdens opprinnelse blir alltid kronet med antropogoniske - om menneskets opprinnelse. Og i disse fantasiene kan man bare misunne fantasien til de gamle forfatterne: på spørsmålet om hva, hvordan og hvorfor kosmos oppsto, hvor og hvordan liv - og mennesker - dukket opp, hørtes versjonene veldig forskjellige og nesten alltid vakre ut. Planter, fisk og dyr ble fanget fra havbunnen av en stor ravn, folk krøp ut av kroppen til forfedren Pangu som ormer, støpt fra leire og aske, ble født fra ekteskap med guder og monstre. Alt dette er overraskende poetisk, men har selvfølgelig ingenting med vitenskap å gjøre..

Vitenskapelig: World of RNA

I samsvar med prinsippene for dialektisk materialisme er livet en "enhet og kamp" av to prinsipper: endring og arvet informasjon på den ene siden og biokjemiske, strukturelle funksjoner på den andre. Det ene er umulig uten det andre - og spørsmålet om hvor livet begynte, med informasjon og nukleinsyrer eller med funksjoner og proteiner, er fortsatt et av de vanskeligste. Og en av de kjente løsningene på dette paradoksale problemet er hypotesen om "RNA-verdenen", som dukket opp på slutten av 1960-tallet og til slutt tok form på slutten av 1980-tallet..

RNA - makromolekyler, i lagring og overføring av informasjon er ikke like effektive som DNA, og i utførelsen av enzymatiske funksjoner - ikke så imponerende som proteiner. Men RNA-molekyler er i stand til begge deler, og til nå tjener de som en overføringslenke i informasjonsutvekslingen av cellen, og katalyserer en rekke reaksjoner i den. Proteiner er ikke i stand til å replikere uten DNA-informasjon, og DNA er ikke i stand til dette uten protein "ferdigheter". RNA, derimot, kan være helt autonomt: det er i stand til å katalysere sin egen "reproduksjon" - og for en start er dette nok.

Studier innenfor rammen av RNA-verdenshypotesen har vist at disse makromolekylene også er i stand til fullverdig kjemisk utvikling. Ta for eksempel et illustrerende eksempel demonstrert av California biofysikere ledet av Lesley Orgel: hvis etidiumbromid tilsettes til en løsning av RNA som er i stand til selvreplikasjon, som fungerer som en gift for dette systemet, blokkerer RNA-syntese, så litt etter litt, med en endring i generasjoner av makromolekyler, i blandingen RNA vises som er resistente selv mot veldig høye konsentrasjoner av toksinet. Noe som dette, i utvikling, kunne de første RNA-molekylene finne en måte å syntetisere de første verktøy-proteinene på, og deretter - i kombinasjon med dem - "oppdage" den dobbelte helixen av DNA, den ideelle bæreren av arvelig informasjon.

Uvitenskapelig: Uforanderlighet

Ikke mer vitenskapelig enn historiene om de første forfedrene kan kalles synspunkter som bærer det høye navnet på teorien om en stasjonær stat. I følge hennes støttespillere har det aldri oppstått noe liv i det hele tatt - akkurat som jorden ikke ble født, og heller ikke kosmos dukket opp: de var rett og slett alltid, alltid og vil forbli. Alt dette er ikke mer berettiget enn Pangu-ormene: For å ta en slik "teori" på alvor, må du glemme de utallige funnene fra paleontologi, geologi og astronomi. Og faktisk å forlate hele den grandiose bygningen av moderne vitenskap - men da er det sannsynligvis verdt å gi opp alt som skyldes innbyggerne, inkludert datamaskiner og smertefri tannbehandling..

Vitenskapelig: Protocells

Imidlertid er enkel replikering ikke nok for "normalt liv": ethvert liv er først og fremst et romlig isolert område av miljøet som skiller metabolske prosesser, letter løpet av noen reaksjoner og tillater utelukkelse av andre. Med andre ord er livet en celle avgrenset av en semipermeabel membran bestående av lipider. Og "protoceller" burde ha dukket opp allerede på de tidligste stadiene av eksistensen av liv på jorden - den første hypotesen om deres opprinnelse ble uttrykt av Alexander Oparin, som er kjent for oss. Etter hans syn kan dråper av hydrofobe lipider som ligner gule dråper olje som flyter i vann tjene som "protomembraner".

Generelt aksepteres forskerens ideer av moderne vitenskap, og Jack Shostak, som mottok Oparin-medaljen for sitt arbeid, var også involvert i dette emnet. Sammen med Katarzyna Adamala klarte han å lage en slags “protocell” -modell, analogen til membranen som ikke besto av moderne lipider, men av enda enklere organiske molekyler, fettsyrer, som godt kunne ha akkumulert på opprinnelsesstedene til de første protoorganismene. Shostak og Adamala klarte til og med å "gjenopplive" strukturene sine ved å tilsette magnesiumioner (stimulere arbeidet til RNA-polymeraser) og sitronsyre (stabilisere strukturen til fettmembraner) til mediet.

Som et resultat endte de med et helt enkelt, men noe levende system; i alle fall var det en normal protocelle, som inneholdt et membranbeskyttet miljø for RNA-reproduksjon. Fra dette øyeblikket kan du lukke det siste kapitlet i livets forhistorie - og begynne de første kapitlene i historien. Dette er imidlertid et helt annet tema, så vi vil bare snakke om ett, men ekstremt viktig konsept assosiert med de første trinnene i livets utvikling og fremveksten av et stort utvalg av organismer..

Uvitenskapelig: Evig retur

En "corporate" representasjon av indisk filosofi, i vestlig filosofi assosiert med verkene til Immanuel Kant, Friedrich Nietzsche og Mircea Eliade. Et poetisk bilde av den evige vandringen til enhver levende sjel gjennom et uendelig antall verdener og deres innbyggere, dets forvandling til et ubetydelig insekt, deretter til en opphøyet dikter, eller til og med til en ukjent skapning for oss, en demon eller en gud.

Til tross for mangelen på ideer om reinkarnasjon, er Nietzsche virkelig nær denne ideen: evigheten er evig, noe som betyr at enhver hendelse i den kan - og bør gjentas igjen. Og hver skapning dreier seg uendelig på denne karusellen av universell retur, slik at bare hodet snurrer, og selve problemet med primær opprinnelse forsvinner et sted i et kalejdoskop med utallige repetisjoner.

Vitenskapelig: Endosymbiose

Ta en titt på deg selv i speilet, kikk inn i øynene: skapningen som du ser på hverandre er en kompleks hybrid som har oppstått i uminnelige tider. Tilbake på slutten av 1800-tallet la den tysk-engelske naturforskeren Andreas Schimper merke til at kloroplaster - organellene til planteceller som er ansvarlige for fotosyntese - replikerer separat fra selve cellen. Snart var det en hypotese om at kloroplaster er symbionter, celler av fotosyntetiske bakterier, en gang svelget av verten - og forlot å bo her for alltid.

Selvfølgelig har vi ikke kloroplaster, ellers kan vi mate på sollys, som noen pseudo-religiøse sekter antyder. Imidlertid ble endosymbiose-hypotesen utvidet til å omfatte mitokondrier, organeller som bruker oksygen og tilfører energi til alle cellene våre på 1920-tallet. Til dags dato har denne hypotesen fått status som en fullverdig, gjentatte ganger bevist teori - det er tilstrekkelig å si at mitokondrier og plastider har sitt eget genom, mer eller mindre celledelingsmekanismer og egne proteinsyntese-systemer..

I naturen har det også blitt funnet andre endosymbionter som ikke har milliarder av år med felles utvikling bak seg og er på et mindre dypt nivå av integrasjon i cellen. For eksempel har noen amøber ikke egne mitokondrier, men det er bakterier inkludert og utfører sin rolle. Det er hypoteser om endosymbiotisk opprinnelse til andre organeller - inkludert flagella og cilia, og til og med cellekjernen: ifølge noen forskere er alle oss eukaryoter resultatet av en hidtil uset fusjon mellom bakterier og archaea. Disse versjonene har ennå ikke funnet en streng bekreftelse, men en ting er tydelig: så snart det dukket opp, begynte livet å absorbere naboene - og samhandle med dem og føde nytt liv.

Uvitenskapelig: Kreasjonisme

Selve begrepet kreasjonisme oppstod på 1800-tallet, da dette ordet begynte å bli kalt tilhengere av forskjellige versjoner av utseendet til verden og livet, foreslått av forfatterne av Torah, Bibelen og andre hellige bøker om monoteistiske religioner. Imidlertid ga kreasjonistene ikke noe nytt i sammenligning med disse bøkene, og prøvde igjen og igjen å motbevise de strenge og grunnleggende funnene i vitenskapen - og faktisk, om og om igjen, og mistet den ene posisjonen etter den andre. Dessverre er ideene til moderne pseudovitenskapere-kreasjonister mye lettere å forstå: det tar mye krefter å forstå teoriene om realvitenskap..

Primærbuljong

Primærbuljong er et begrep som er laget av den sovjetiske biologen Alexander Ivanovich Oparin. I 1924 la han frem teorien om livets opprinnelse på jorden gjennom transformasjon, i løpet av en gradvis kjemisk evolusjon, av molekyler som inneholder karbon til en opprinnelig suppe..

Primærbuljong eksisterte angivelig i grunne vannforekomster på jorden for 4 milliarder år siden. Den besto av aminosyrer, polypeptider, nitrogenholdige baser, nukleotider. Den ble dannet under påvirkning av elektriske utladninger, høy temperatur og kosmisk stråling. Dessuten inneholdt ikke jordens atmosfære den gangen oksygen.

I 1923 foreslo den russiske forskeren Alexander Ivanovich Oparin at under forholdene til den primitive jorden, oppsto organisk materiale fra de enkleste forbindelsene - ammoniakk, metan, hydrogen og vann. Energien som er nødvendig for slike transformasjoner kan fås enten fra ultrafiolett stråling eller fra hyppige tordenværsutladninger - lyn. Kanskje disse organiske stoffene gradvis akkumuleres i det antikke hav, og danner den primære suppen der livet ble født..

I henhold til AI Oparins hypotese, i den opprinnelige buljongen, kunne lange filamentformede proteinmolekyler brettes til kuler, "klebe" til hverandre og forstørre. Takket være dette ble de motstandsdyktige mot de destruktive effektene av surfing og ultrafiolett stråling. Noe som ligner på det som kan observeres når kvikksølv helles ut av et ødelagt termometer på et fat: kvikksølv, spredt i mange små dråper, samler seg gradvis i litt større dråper, og deretter i en stor ball. Protein "baller" i "primær buljong" tiltrukket seg selv, bundet vann og fettmolekyler. Fett bosatte seg på overflaten av proteinkropper og omsluttet dem med et lag, hvis struktur svakt lignet en cellemembran. Oparin kalte denne prosessen coacervation, og de resulterende kroppene - coacervate drops, eller bare coacervates.

Fremveksten av livet. "Primær kjøttkraft" eller "primær pizza"?

I lang tid fulgte forskere teorien om at livet oppsto i havet. Snarere i et gammelt hav fylt med den såkalte "primære suppen". Nå er denne teorien, for all sin verdi for å forstå noen prosesser, allerede noe utdatert. Hvis vi korrekt analyserer væskesammensetningen i kroppen vår, er bildet mer komplekst..

Teorien om "primærsuppe" ble fremmet i den første tredjedelen av forrige århundre av den sovjetiske biokjemikeren Alexander Ivanovich Oparin, og i lang tid ble den en av de mest innflytelsesrike i den vitenskapelige verden. Oparins verk The Origin of Life ble utgitt i 1924 og ble oversatt til engelsk i 1938. Men enda tidligere ble Oparins ideer varmt støttet av den britiske biologen John Haldane, og han ga ut en rekke arbeider i samme retning..

I følge Oparin-Haldane-teorien var den eldste jordens atmosfære helt uten oksygen og besto av metan, ammoniakk og hydrogen. Da denne atmosfæren begynte å bli påvirket av ulike naturlige energikilder - tordenvær og vulkanutbrudd - begynte de grunnleggende kjemiske forbindelsene som er nødvendige for organisk liv, å danne seg i havet. Over tid akkumulerte molekyler av organisk materiale i havene til de nådde konsistensen av en varm, fortynnet buljong. Imidlertid var konsentrasjonen av molekyler som var nødvendig for livets opprinnelse i noen områder spesielt høy, og nukleinsyrer og proteiner ble dannet der. Samspillet mellom de resulterende nukleinsyrene og proteinene førte til slutt til fremveksten av den genetiske koden. Senere kom disse molekylene sammen, og den første levende cellen dukket opp.

I 1954 gjennomførte Stanley Miller følgende eksperiment. Han skapte et apparat fra to glassflasker koblet i en lukket krets. I en av kolberne plasserte Miller en enhet som simulerte tordenværseffekter - to elektroder mellom hvilke det utløper en spenning på omtrent 60 tusen volt; i en annen kolbe kokte vannet konstant. Så fylte han apparatet med en gasssammensetning som, trodde han, tilsvarte atmosfæren på den gamle jorden: metan, hydrogen og ammoniakk. Apparatet arbeidet i en uke, hvoretter reaksjonsproduktene ble undersøkt. I den resulterende viskøse mosen ble det funnet en viss mengde organiske stoffer, inkludert de enkleste aminosyrene - glysin og alanin. Senere ble det også oppnådd sukker og nukleotider under forskjellige forhold..

Resultatet var veldig inspirerende, men flere tiår gikk - og spenningen avtok noe. For det første er ikke antagelsen om at den eldste atmosfæren på jorden besto av metan, ammoniakk og hydrogen. Atmosfærene til steinete planeter er preget av karbondioksid. For det andre på 1960-tallet. det var et gjennombrudd i studien av cellens indre struktur. Tutto fant ut at selv den enkleste cellen er utrolig kompleks. Cellen har en fantastisk mekanisme av de mest komplekse molekylene, og for å lære en slik harmonisk interaksjon, måtte de samles på ett sted og holde seg i nærheten i lang tid. Det er veldig vanskelig å forestille seg dette i sjøen, hvor ethvert nært selskap kan fortynnes når som helst. Molekylene i en moderne celle holdes fra forvirring og vingling av et komplekst skall, men en gang eksisterte det ikke! Mest sannsynlig oppstod et vennlig fellesskap av molekyler i et begrenset rom, sannsynligvis veldig lite. En gjennomtenkt analyse av den kjemiske sammensetningen av kroppen vår vil bidra til å forstå hvor og hvordan dette skjedde..

Les fortsettelsen på artikkelen i mars 2020-utgaven av Science and Technology magazine. Både trykte og elektroniske versjoner av bladet er tilgjengelig. Du kan abonnere på bladet her.

I butikken på nettstedet kan du også kjøpe magneter, kalendere, plakater med fly, skip, landutstyr

Lær Mer Om Diagnostisering Av Pankreatitt

17 bivirkninger av hvitløk du bør vite om

Hvitløk er et veldig appetittvekkende produkt som gir en pikant aroma og smak til rettene. Det anses å være gunstig for immunitet, men noen ganger kan det påvirke kroppen negativt.

Leversmerter

Bare en spesialist kan bestemme hva smerte i riktig hypokondrium betyr, og om det er leveren som gjør vondt. Ofte vet pasienter ikke engang hvor den ligger, og forsikrer at de lider av en leversykdom, og under undersøkelsen avslører de sykdommer i nærliggende organer.