Izvor življenja na Zemlji: teorije, hipoteze, koncepti

Življenje je največji čudež, ki obstaja na našem planetu. Težave njegove študije trenutno ne zajemajo le biologov, temveč tudi fizike, matematike, filozofe in druge znanstvenike. Seveda je najtežja sestavljanka izvor življenja na Zemlji.

Doslej so se raziskovalci spraševali, kako se je to zgodilo. Čudno se zdi, da je filozofija bistveno prispevala k preučevanju tega pojava: ta znanost omogoča, da se sprejmejo pravi sklepi, ki povzemajo ogromne količine informacij. Katere različice znanstvenikov danes vodijo po svetu? Tu so trenutne teorije o izvoru življenja na Zemlji:

• Koncept spontane generacije.
• Kreacionizem ali teorija božjega stvarjenja.
• Načelo stacionarnega stanja.
• Panspermija, katere zagovorniki zagovarjajo naravno "produktivnost" katerega koli planeta, kjer obstajajo primerni pogoji. Še posebej je to zamisel razvil znani akademik Vernadsky.
• Biokemijska evolucija po A. I. Oparinu.

Oglejmo vse teorije o izvoru življenja na Zemlji nekoliko bolj podrobno.

Materializem in idealizem

Tudi v srednjem veku in prej, v arabskem svetu, so nekateri znanstveniki, celo ob tveganju svojega življenja, domnevali, da je svet lahko nastal kot posledica nekaterih naravnih procesov, brez sodelovanja božanskega bistva. To so bili prvi materialisti. V skladu s tem so bila vsa druga stališča, ki so omogočala Božje posredovanje pri ustvarjanju vseh stvari, idealistična. Zato je mogoče iz teh dveh položajev upoštevati izvor življenja na Zemlji.

Creationisti trdijo, da je življenje lahko ustvaril samo Bog, medtem ko materialisti spodbujajo teorijo o pojavu prvih organskih spojin in življenja iz anorganskih snovi. Njihova različica temelji na težavah ali nezmožnosti razumevanja tistih procesov, ki so povzročili življenje v njegovi sodobni obliki. Zanimivo je, vendar moderna Cerkev to hipotezo podpira le delno. Z vidika tistih, ki so najbolj prijazni do znanstvenikov, je glavna misel Stvarnika resnično nemogoče razumeti, vendar lahko določimo pojave in procese, po katerih je življenje nastajalo. Vendar je še vedno zelo daleč od resnično znanstvenega pristopa.

Trenutno prevladujoče stališče materialistov. Vendar pa niso vedno predstavljali modernih teorij o izvoru življenja. Tako je bila sprva priljubljena hipoteza, da se je rojstvo in evolucija življenja na Zemlji zgodila spontano, in da so se zagovorniki tega pojava srečali na začetku 19. stoletja.

Zagovorniki tega koncepta so trdili, da obstajajo nekateri zakoni naravne narave, ki določajo možnost samovoljnega prehoda anorganskih spojin v organske z naknadnim samovoljnim oblikovanjem življenja. To vključuje tudi teorijo o ustvarjanju "homunculusa", umetne osebe. Na splošno, spontana generacija življenja na Zemlji še vedno velja za nekatere "strokovnjake" resno ... Vsaj dobro je, da pravijo o bakterijah in virusih.

Seveda je bila napačnost tega pristopa kasneje dokazana, vendar je igrala pomembno vlogo, saj je dala ogromno dragocenega empiričnega gradiva. Upoštevajte, da se je končna zavrnitev različice neodvisnega rojstva življenja pojavila šele sredi XIX. Stoletja. Načeloma je nemožnost takšnega procesa dokazal Louis Pasteur. Za to je znanstvenik prejel tudi precejšnjo nagrado Francoske akademije znanosti. Kmalu se v ospredje postavijo glavne teorije o izvoru življenja na Zemlji, ki jih opisujemo v nadaljevanju.

Teorija akademika Oparina

Sodobne ideje o izvoru življenja na Zemlji temeljijo na teoriji, ki jo je leta 1924 predstavil domači raziskovalec akademik Oparin. Zavrnil je načelo Redi, ki je govoril o možnosti samo biogene sinteze organske snovi , kar kaže, da ta koncept velja le za trenutno stanje. Znanstvenik je poudaril, da je bil naš planet že na začetku svojega obstoja ogromna skalnata krogla, na kateri načeloma ni bilo organske snovi.

Oparinova hipoteza je bila, da je rojstvo življenja na planetu Zemlja dolg biokemični proces, surovine za katere so običajne spojine, ki jih lahko najdemo na katerem koli planetu. Akademik je predlagal, da bi se prehod teh snovi v bolj zapletene izkazal za možnega pod vplivom izjemno močnih fizikalnih in kemičnih dejavnikov. Oparin je najprej predstavil hipotezo o stalnem preoblikovanju in interakciji organskih in anorganskih spojin. Imenoval ga je "biokemijska evolucija". Spodaj so glavne faze rojstva življenja na Zemlji po Oparinu.

Faza kemijske evolucije

Pred približno štirimi milijardami let, ko je bil naš planet ogromen in brez življenja kamen v globinah vesolja, je bil na svoji površini že proces nebiološke sinteze ogljikovih spojin. V tem obdobju so vulkani vrgli titansko količino lave in vročih plinov. Hlajeni v primarni atmosferi so se plini spremenili v oblake, iz katerih so nenehno padali hudourniški dež. Vsi ti procesi so potekali milijone let. Toda naj mi, kdaj se je začelo rojstvo življenja na Zemlji?

Ob istem času so nastale ogromne primarne oceane, katerih vode so bile zelo nasičene s solmi. Prav tako je dobil prvo organske spojine nastajanje katerega je potekalo v ozračju pod vplivom najmočnejših električnih razelektritev in UV sevanja. Postopoma se je njihova koncentracija povečevala, dokler se morja niso spremenila v nekakšno »bujon«, nasičeno s peptidi. Toda kaj se je zgodilo naslednje in kako so prve celice izvirale iz te "juhe"?

Nastajanje beljakovinskih spojin, maščob in ogljikovih hidratov

In samo na drugi stopnji se v "juhi" pojavijo prave beljakovine in druge spojine, ki sestavljajo življenje. Razmere na Zemlji so bile mehkejše, pojavili so se ogljikovi hidrati, beljakovine in maščobe, prvi biopolimeri, nukleotidi. To je bila tvorba kapljic, ki so bile prototip realnih celic. Grobo rečeno so bile tako imenovane kapljice beljakovin, maščob, ogljikovih hidratov (kot v juhi). Te tvorbe lahko absorbirajo, absorbirajo snovi, ki so bile raztopljene v vodah primarnih oceanov. Hkrati je prišlo do posebnega razvoja, katerega posledica so bile kapljice z večjo stabilnostjo in odpornostjo na vplive okolja.

Videz prvih celic

Pravzaprav se je v tretji fazi ta amorfna tvorba spremenila v nekaj bolj »smiselnega«. To je v živi celici, ki je sposobna procesa samoreprodukcije. Naravna selekcija kapljice, ki smo jih že omenili, so postale vse bolj toge. Prvi »napredni« koacervati so že imeli primitivno, a presnovo. Znanstveniki kažejo, da se je kapljica, ki je dosegla določeno velikost, razšla v manjše formacije, ki so imele vse značilnosti materinske "celice".

Postopoma se je okoli jedra koacervata pojavila plast lipidov, kar je povzročilo popolno celične membrane. Tako so nastale primarne celice, arhaeta. To je trenutek s polno pravico, da ga razumemo kot rojstvo življenja na Zemlji.

Ali je nebiološka sinteza organske snovi resnična?

Kar se tiče hipoteze o nastanku življenja na Zemlji iz Oparina ... Mnogi takoj postavljajo vprašanje: »Kako realno je oblikovanje anorganskih organizmov v naravnih pogojih?« Mnogo raziskovalcev je obiskalo takšne misli!

Leta 1953 je ameriški znanstvenik Miller oblikoval primarno atmosfero Zemlje z njenimi neverjetnimi temperaturami in električnimi izpusti. Na ta medij smo dali enostavne anorganske spojine. Tako so nastale ocetne in mravljinčne kisline, druge organske spojine. To je izvor življenja na Zemlji. Ta proces lahko na kratko označi filozofski zakon »Prehod količine v kakovost«. Preprosto povedano, s kopičenjem določene količine beljakovin in drugih snovi v primarnem oceanu te spojine pridobijo druge lastnosti in sposobnost samoorganiziranja.

Prednosti in slabosti teorije Oparina

Koncept, ki smo ga obravnavali, ni le močan, ampak tudi šibek. Moč teorije je njena logika in eksperimentalna potrditev abiotske sinteze organskih spojin. Načeloma je to lahko rojstvo in razvoj življenja na Zemlji. Velika slabost je dejstvo, da do sedaj nihče ne more razložiti, kako so se koatservati spremenili v kompleksno biološko strukturo. Tudi zagovorniki teorije se zavedajo, da je prehod z beljakovinsko-maščobne kapljice na polnopravno celico zelo dvomljiv. Verjetno nekaj manjka, ne da bi upoštevali neznane dejavnike. Trenutno vsi znanstveniki priznavajo, da je prišlo do ostrega preskoka, zaradi katerega je postala možna samoorganizacija snovi. Kako se lahko to zgodi? Še vedno ni jasno ... Kaj so še druge temeljne teorije o izvoru življenja na Zemlji?

Teorija panspermije in stacionarne države

Kot smo že povedali, je nekoč to različico močno podpiral in "spodbujal" slavni akademik Vernadsky. Na splošno teorije pantpermije ni mogoče obravnavati ločeno od koncepta stacionarnega stanja, saj upoštevajo načelo izvora življenja z istega vidika. Vedeti morate, da je ta koncept prvič predlagal nemški Richter konec 19. stoletja. Leta 1907 ga je podprl švedski raziskovalec Arrhenius.

Znanstveniki, ki se držijo tega koncepta, verjamejo, da je življenje v vesolju preprosto obstajalo in da bo vedno obstajalo. Od planeta do planeta se prenaša s pomočjo kometov in meteoritov, ki igrajo vlogo neke vrste "semena". Pomanjkljivost te teorije je, da je verjetno, da se je vesolje oblikovalo pred 15-25 milijardami let. Sploh ne izgleda kot večnost. Glede na dejstvo, da je življenje planetov, ki so potencialno primerni za vzgojo, večkrat manjši od običajnih kamnitih planetoidov, se lahko vprašanje obravnava kot povsem naravno: »Kdaj in kje je bila življenjska oblika in kako se je s tako hitrostjo širila skozi Vesolje?«

Ne smemo pozabiti, da starost našega planeta ni več kot 5 milijard let. Kometi in asteroidi letijo veliko počasneje od svetlobne hitrosti, zato preprosto ne bi imeli dovolj časa, da bi na Zemljo pripeljali "seme" življenja. Zagovorniki panpermije kažejo, da se nekatera semena (na primer spore mikroorganizmov) prenesejo "pri svetlobnih žarkih" z ustrezno hitrostjo ... Le desetletja delovanja vesoljskih plovil so pokazala, da je v prostoru nekaj prostih delcev. Verjetnost takega načina porazdelitve živih organizmov je premajhna.

Nekateri raziskovalci danes kažejo, da se lahko na katerem koli planetu, ki je primeren za življenje, proteinska telesa končno oblikujejo, vendar mehanizem tega procesa ni znan. Drugi znanstveniki pravijo, da lahko v vesolju obstajajo "zibelke", planeti, na katerih se lahko oblikuje življenje. Sliši se, seveda, kot nekakšna znanstvena fantastika ... Toda kdo ve? V zadnjih letih se je v naši državi in ​​v tujini postopoma začela oblikovati teorija, katere določbe govorijo o informacijah, ki so bile prvotno kodirane v atomih snovi ...

Domnevno, ti podatki in dajejo isti zagon, ki vodi do preoblikovanja najenostavnejših koatservatov v arkletokki. Logično je to ista teorija spontane generacije življenja na Zemlji! Na splošno je koncept pantpermije težko obravnavati kot zaključeno znanstveno nalogo. Njeni privrženci lahko samo povejo, da je bilo življenje na Zemlji pripeljano iz drugih planetov. Toda kako je nastala tam? Na to ni odgovora.

"Darilo" z Marsa?

Danes je gotovo znano, da je bilo na Rdečem planetu res voda in da so obstajali vsi pogoji za razvoj beljakovin. Podatki, ki to potrjujejo, so bili pridobljeni zaradi dela na površini dveh spustnih vozil naenkrat: Duh in radovednost. Ampak do sedaj znanstveniki goreče trdijo: ali je bilo tam življenje? Dejstvo je, da informacije, pridobljene iz istih rovesov, govorijo o kratkoročnem (v geološkem vidiku) obstoju vode na tem planetu. Kako visoka je verjetnost, da so se razvili popolni proteinski organizmi? Tudi na to vprašanje ni odgovora. Tudi če je življenje prišlo na naš planet z Marsa, to ne pojasni procesa njegovega razvoja tam (kot smo že zapisali).

Zato smo upoštevali osnovne koncepte o izvoru življenja na Zemlji. Kateri od njih je popolnoma resničen, ni znan. Težava je tudi v tem, da doslej še ni enega eksperimentalno potrjenega testa, ki bi lahko potrdil ali ovrgel vsaj pojem Oparina, da ne omenjam drugih tez. Da, lahko sintetiziramo beljakovine brez težav, vendar ne moremo dobiti beljakovinskega življenja. Torej je delo znanstvenikov še vedno v pripravi še desetletja.

Obstaja še en problem. Dejstvo je, da intenzivno iščemo življenje, ki temelji na ogljiku, in poskušamo natančno razumeti, kako je nastalo. In kaj, če je koncept življenja veliko širši? Kaj če temelji na siliciju? Načeloma takšno stališče ne nasprotuje določbam kemije in biologije. V iskanju odgovorov se torej srečujemo z novimi in novimi vprašanji. Trenutno so znanstveniki podali več temeljnih tez, ki jih vodijo ljudje, ki iščejo potencialno bivalne planete. Tukaj so:

• Planet se mora obrniti v ti »coni udobja« okoli zvezde: na njeni površini ne sme biti niti prevroče niti premrzlo. Načeloma vsaj en ali dva planeta v vsakem zvezdnem sistemu izpolnjujeta to zahtevo (zlasti Zemlja in Mars).
• Masa takega telesa mora biti srednja (znotraj ene in pol velikosti Zemlje). Prevelike planete imajo nerealno visoko težo ali so plinski velikani.
• Bolj ali manj visoko organizirano življenje lahko obstaja le v bližini precej starih zvezd (vsaj tri ali štiri milijarde let).
• Zvezda ne bi smela resno spreminjati svojih parametrov. Neuporabno je iskati življenje okoli belih palčkov ali rdečih velikanov: če je bilo tam, je že dolgo umrlo zaradi izjemno slabih okoljskih razmer.
• Zaželeno je, da je zvezdni sistem sam. Načeloma sodobni raziskovalci nasprotujejo tej nalogi. Možno je, da binarni sistem z dvema zvezdama, ki se nahajata na nasprotnih koncih, lahko vsebuje še bolj potencialno bivalne planete. Še več, danes vse pogosteje trdijo, da je nekje na obrobju sončnega sistema plinovit prah, predhodnik nerojenega drugega sonca.

Končne ugotovitve

Torej, kaj lahko rečemo v zaključku? Prvič, nujno nimamo podatkov o natančnih okoljskih razmerah na novo nastali Zemlji. Da bi dobili te informacije, bi bilo idealno, da opazujete razvoj planeta, ki je podoben našem na drugih kazalnikih. Poleg tega je raziskovalcem še vedno težko reči, kateri dejavniki spodbujajo prehod kapljic spiralnih zoženj v polnopravne celice. Morda bo nadaljnje poglobljene študije o genomu živih bitij dalo nekaj odgovorov.