Dom » Pitanja i odgovori » Odakle je došao život na zemlji? Poreklo života na Zemlji: dokazana teorija ili nerešena misterija

Odakle je došao život na zemlji? Poreklo života na Zemlji: dokazana teorija ili nerešena misterija

Poreklo života na Zemlji jedno je od najtežih, a istovremeno relevantnih i najzanimljivijih pitanja moderne prirodne nauke.

Zemlja je vjerovatno nastala prije 4,5-5 milijardi godina od ogromnog oblaka kosmičke prašine. čije su čestice bile sabijene u vruću loptu. Iz njega je ispuštena vodena para u atmosferu, a voda je milionima godina u obliku kiše padala iz atmosfere na Zemlju koja se polako hladila. Praistorijski okean formiran je u depresijama zemljine površine. Prvobitni život u njemu je nastao prije otprilike 3,8 milijardi godina.

Pojava života na Zemlji

Kako je nastala sama planeta i kako su se na njoj pojavila mora? Postoji jedna široko prihvaćena teorija o tome. Prema njoj, Zemlja je nastala od oblaka kosmičke prašine koji sadrže sve hemijske elemente poznate u prirodi, koji su sabijeni u loptu. Vruća vodena para izlazila je sa površine ove usijane lopte, obavijajući je neprekidnim oblacima. Vodena para u oblacima se polako hladila i pretvarala u vodu, koja je u obliku obilnih neprekidnih kiša padala na još vruće, goruće. Zemlja. Na svojoj površini se ponovo pretvorio u vodenu paru i vratio u atmosferu. Tokom miliona godina, Zemlja je postepeno gubila toliko toplote da je njena tečna površina počela da se stvrdnjava kako se hladila. Tako je nastala zemljina kora.

Prošli su milioni godina, a temperatura Zemljine površine je još više pala. Oborinska voda je prestala da isparava i počela je da teče u ogromne lokve. Tako je počeo uticaj vode na površinu zemlje. A onda je uslijed pada temperature nastala prava poplava. Voda koja je prethodno isparila u atmosferu i pretvorila se u nju komponenta, neprekidno padao na Zemlju, uz grmljavinu i munje, iz oblaka su padali snažni pljuskovi.

Malo po malo, voda se nakupljala u najdubljim udubljenjima zemljine površine, koja više nije imala vremena da potpuno ispari. Bilo ga je toliko da se postepeno na planeti formirao praistorijski okean. Munja je prošarala nebo. Ali ovo niko nije video. Na Zemlji još nije bilo života. Neprekidna kiša počela je da nagriza planine. Iz njih je tekla voda u bučnim potocima i olujnim rijekama. Tokom miliona godina, vodeni tokovi su duboko erodirali površinu zemlje i na nekim mjestima su se pojavile doline. Sadržaj vode u atmosferi se smanjio i sve više se akumulirao na površini planete.

Neprekidni oblačni pokrivač postajao je sve tanji, sve dok jednog lepog dana prvi zračak sunca nije dodirnuo Zemlju. Neprekidna kiša je prestala. Većinu kopna prekrivao je praistorijski okean. Iz svojih gornjih slojeva voda je isprala ogromnu količinu rastvorljivih minerala i soli, koje su pale u more. Voda iz njega je neprekidno isparavala, stvarajući oblake, a soli su se taložile, a vremenom je dolazilo do postepenog zaslanjivanja morske vode. Očigledno, pod nekim uvjetima koji su postojali u drevnim vremenima, nastale su tvari iz kojih su nastali posebni kristalni oblici. Oni su rasli, kao i svi kristali, i dali nove kristale, koji su sebi dodavali sve više i više tvari.

sunčeva svetlost a možda su vrlo jaka električna pražnjenja poslužila kao izvor energije u ovom procesu. Možda su prvi stanovnici Zemlje - prokarioti, organizmi bez formirane jezgre, slični modernim bakterijama - nastali iz takvih elemenata. Bili su anaerobi, odnosno nisu koristili slobodni kiseonik za disanje, koji još nije postojao u atmosferi. Izvor hrane za njih bila su organska jedinjenja koja su nastala na još beživotnoj Zemlji kao rezultat izlaganja ultraljubičasto zračenje sunce, pražnjenja groma i toplotu koju stvaraju vulkanske erupcije.

Život je tada postojao u tankom bakterijskom filmu na dnu rezervoara i na vlažnim mjestima. Ovo doba razvoja života naziva se arhejsko. Od bakterija, a možda i na potpuno nezavisan način, nastali su sićušni jednoćelijski organizmi - najstarije protozoe.

Kako je izgledala primitivna Zemlja?

Pređimo na prije 4 milijarde godina. Atmosfera ne sadrži slobodni kisik; nalazi se samo u oksidima. Gotovo bez zvukova osim zvižduka vjetra, šištanja vode koja izbija lavom i udara meteorita o površinu Zemlje. Nema biljaka, nema životinja, nema bakterija. Možda je ovako izgledala Zemlja kada se na njoj pojavio život? Iako je ovaj problem već dugo zabrinjavao mnoge istraživače, njihova mišljenja o ovom pitanju uvelike se razlikuju. Stene su mogle ukazivati na stanje na Zemlji u to vreme, ali su one davno uništene kao rezultat geoloških procesa i kretanja zemljine kore.

Teorije o nastanku života na Zemlji

U ovom članku ćemo ukratko govoriti o nekoliko hipoteza o nastanku života, koje odražavaju moderne naučne ideje. Prema Stanley Milleru, poznatom stručnjaku u oblasti nastanka života, o nastanku života i početku njegove evolucije možemo govoriti od trenutka kada su se organski molekuli samoorganizirali u strukture koje su se mogle reproducirati. . Ali ovo postavlja druga pitanja: kako su ovi molekuli nastali; zašto su se mogli razmnožavati i sastavljati u one strukture koje su dovele do živih organizama; koji su uslovi potrebni za to?

Postoji nekoliko teorija o nastanku života na Zemlji. Na primjer, jedna od dugogodišnjih hipoteza kaže da je na Zemlju donesen iz svemira, ali nema uvjerljivih dokaza za to. Osim toga, život koji poznajemo je iznenađujuće prilagođen da postoji upravo u zemaljskim uslovima, pa da je nastao izvan Zemlje, bio bi na planeti tip zemlje. Većina savremenih naučnika veruje da je život nastao na Zemlji, u njenim morima.

Teorija biogeneze

U razvoju doktrina o nastanku života značajno mjesto zauzima teorija biogeneze – nastanak živih bića samo od živih bića. Ali mnogi ga smatraju neodrživim, jer suštinski suprotstavlja živo i neživo i potvrđuje ideju vječnosti života, koju je nauka odbacila. Abiogeneza - ideja o nastanku živih bića od neživih stvari - početna je hipoteza moderne teorije o nastanku života. Godine 1924., poznati biohemičar A.I. Oparin je sugerirao da bi uz snažna električna pražnjenja u Zemljinoj atmosferi, koja se prije 4-4,5 milijardi godina sastojala od amonijaka, metana, ugljičnog dioksida i vodene pare, mogla nastati najjednostavnija organska jedinjenja neophodna za nastanak. život. Obistinilo se predviđanje akademika Oparina. Američki istraživač S. Miller je 1955. godine, propuštajući električne naboje kroz mješavinu plinova i para, dobio najjednostavnije masne kiseline, ureu, octenu i mravlju kiselinu i nekoliko aminokiselina. Tako je sredinom 20. stoljeća eksperimentalno provedena abiogena sinteza proteinskih i drugih organskih supstanci u uvjetima koji su reproducirali uvjete primitivne Zemlje.

Teorija panspermije

Teorija panspermije je mogućnost prijenosa organskih spojeva i spora mikroorganizama iz jednog kosmičkog tijela u drugo. Ali to uopće ne daje odgovor na pitanje: kako je život nastao u Univerzumu? Postoji potreba da se potkrijepi nastanak života u toj tački u Univerzumu, čija starost, prema teoriji veliki prasak, ograničeno je na 12-14 milijardi godina. Prije ovog vremena nije bilo ni elementarnih čestica. A ako nema jezgara i elektrona, nema ni hemijskih supstanci. Zatim su se u roku od nekoliko minuta pojavili protoni, neutroni, elektroni i materija je ušla na put evolucije.

Da bi se potkrijepila ova teorija, koriste se višestruka viđenja NLO-a, slike objekata nalik na rakete i "astronaute" na stijenama i izvještaji o navodnim susretima sa vanzemaljcima. Proučavajući materijale meteorita i kometa, u njima su otkriveni mnogi "prekursori života" - tvari poput cijanogena, cijanovodične kiseline i organskih spojeva, koji su možda igrali ulogu "sjemena" koje je palo na golu Zemlju.

Pristalice ove hipoteze bili su laureati nobelova nagrada F. Crick, L. Orgel. F. Crick se zasnivao na dva indirektna dokaza: univerzalnosti genetskog koda: potrebi za normalnim metabolizmom molibdena svih živih bića, što je danas izuzetno rijetko na planeti.

Nastanak života na Zemlji nemoguće je bez meteorita i kometa

Istraživač sa Texas Tech univerziteta, nakon analize ogromne količine prikupljenih informacija, iznio je teoriju o tome kako bi život mogao nastati na Zemlji. Naučnik je uvjeren da bi pojava ranih oblika najjednostavnijeg života na našoj planeti bila nemoguća bez učešća kometa i meteorita koji su pali na nju. Istraživač je podijelio svoj rad na 125. godišnjem sastanku Geološkog društva Amerike, održanom 31. oktobra u Denveru, Colorado.

Autor rada je profesor geonauka na Univerzitetu Teksas tehnološki univerzitet(TTU) i kustos Muzeja paleontologije na univerzitetu, Sankar Chatterjee, rekao je da je do ovog zaključka došao nakon analize informacija o ranoj geološkoj povijesti naše planete i upoređivanja ovih podataka s različitim teorijama kemijske evolucije.

Stručnjak smatra da ovaj pristup omogućava objašnjenje jednog od najskrivenijih i najnepotpunije proučavanih perioda u istoriji naše planete. Prema mnogim geolozima, većina svemirskih "bombardiranja", u kojima su učestvovale komete i meteoriti, dogodila se prije oko 4 milijarde godina. Chatterjee smatra da to najviše rani život na Zemlji nastali u kraterima koji su ostali padom meteorita i kometa. I najvjerovatnije se to dogodilo u periodu "kasnog teškog bombardiranja" (prije 3,8-4,1 milijardi godina), kada se sudar malih svemirskih objekata s našom planetom naglo povećao. U to vrijeme bilo je nekoliko hiljada slučajeva pada kometa. Zanimljivo je da ovu teoriju indirektno podržava Nice model. Prema njoj, stvarni broj kometa i meteorita koji su u to vrijeme trebali pasti na Zemlju odgovara stvarnom broju kratera na Mjesecu, koji je zauzvrat bio svojevrsni štit za našu planetu i nije dozvoljavao beskonačno bombardiranje da ga uništi.

Neki naučnici sugerišu da je rezultat ovog bombardovanja kolonizacija života u Zemljinim okeanima. Međutim, nekoliko studija na ovu temu ukazuje da naša planeta ima više rezervi vode nego što bi trebalo. A ovaj višak se pripisuje kometama koje su nam došle iz Oortovog oblaka, koji se navodno nalazi jednu svjetlosnu godinu od nas.

Chatterjee ističe da su krateri nastali ovim sudarima bili ispunjeni otopljenom vodom iz samih kometa, kao i neophodnim kemijskim gradivnim blokovima potrebnim za formiranje jednostavnih organizama. Istovremeno, naučnik vjeruje da su se ona mjesta na kojima se život nije pojavio ni nakon takvog bombardiranja jednostavno pokazala kao neprikladna za to.

“Kada je Zemlja nastala prije otprilike 4,5 milijardi godina, bilo je potpuno neprikladno da se na njoj pojave živi organizmi. Bio je to pravi uzavreli kotao od vulkana, otrovnog vrućeg gasa i meteorita koji su neprestano padali na njega”, piše onlajn magazin AstroBiology, pozivajući se na naučnika.

“I nakon milijardu godina, postala je tiha i mirna planeta, bogata ogromnim rezervama vode, naseljena raznim predstavnicima mikrobnog života - precima svih živih bića.”

Život na Zemlji mogao je nastati zahvaljujući glini

Grupa naučnika predvođena Danom Luom sa Univerziteta Cornell došla je do hipoteze da bi obična glina mogla poslužiti kao koncentrator za drevne biomolekule.

U početku, istraživači se nisu bavili problemom nastanka života - tražili su način da povećaju efikasnost sistema sinteze proteina bez ćelija. Umjesto da dopuste DNK i proteinima koji ih podržavaju da slobodno plutaju u reakcionoj smjesi, naučnici su pokušali da ih natjeraju u čestice hidrogela. Ovaj hidrogel, poput sunđera, apsorbirao je reakcijsku smjesu, sorbirao potrebne molekule, a kao rezultat toga, sve potrebne komponente su bile zaključane u malom volumenu - slično onome što se događa u ćeliji.

Autori studije su zatim pokušali da koriste glinu kao jeftinu zamenu za hidrogel. Ispostavilo se da su čestice gline slične česticama hidrogela, postajući svojevrsni mikroreaktori za interakciju biomolekula.

Dobivši takve rezultate, naučnici nisu mogli a da se ne prisjete problema nastanka života. Čestice gline, sa svojom sposobnošću da sorbiraju biomolekule, zapravo bi mogle poslužiti kao prvi bioreaktori za prve biomolekule, prije nego što su još nabavile membrane. U prilog ovoj hipotezi ide i činjenica da je ispiranje silikata i drugih minerala iz stijena u glinu počelo, prema geološkim procjenama, neposredno prije nego što su, prema mišljenju biologa, najstarije biomolekule počele da se udružuju u protoćelije.

U vodi, tačnije u rastvoru, malo toga bi se moglo dogoditi, jer su procesi u rastvoru apsolutno haotični, a sva jedinjenja veoma nestabilna. Glina moderna nauka- tačnije, površina mineralnih čestica gline - smatra se matricom na kojoj se mogu formirati primarni polimeri. Ali ovo je također samo jedna od mnogih hipoteza, od kojih svaka ima svoje snage i slabosti. Ali da biste simulirali porijeklo života u punoj mjeri, zaista morate biti Bog. Iako se danas na Zapadu već pojavljuju članci s naslovima “Konstruiranje ćelije” ili “Modeliranje ćelija”. Na primjer, jedan od posljednjih Nobelovci James Szostak sada aktivno pokušava stvoriti efikasne modele ćelija koje se same razmnožavaju, reproducirajući svoju vrstu.

Nauka

Prema naučnicima, život na Zemlji počeo je prije otprilike 3 milijarde godina: Tokom ovog vremena, jednostavni organizmi su se razvili u složene životne oblike. Međutim, naučnicima je još uvijek misterija kako je nastao život na planeti, a oni su iznijeli nekoliko teorija da objasne ovaj fenomen:

1. Električne varnice

U čuvenom Miller-Urey eksperimentu, naučnici su dokazali da munja može doprinijeti nastanku osnovnih supstanci neophodnih za nastanak života: električne varnice stvaraju aminokiseline u atmosferi koja se sastoji od ogromnih količina vode, metana, amonijaka i vodonika. Složeniji oblici života tada su evoluirali iz aminokiselina. Ova teorija je donekle promijenjena nakon što su istraživači otkrili da je atmosfera planete prije nekoliko milijardi godina bila siromašna vodonikom. Naučnici su sugerirali da su metan, amonijak i vodonik sadržani u vulkanskim oblacima zasićenim električnim nabojem.

2. Glina

Hemičar Alexander Graham Cairns-Smith sa Univerziteta u Glazgovu u Škotskoj iznio je teoriju da je u zoru života glina sadržavala mnogo organskih komponenti koje se nalaze blizu jedna drugoj, te da je glina je pomogla organizirati ove tvari u strukture slične našim genima.

DNK pohranjuje informacije o strukturi molekula, a genetske sekvence DNK pokazuju kako aminokiseline treba da budu ugrađene u proteine. Cairns-Smith sugerira da su glineni kristali pomogli organizirati organske molekule u uređene strukture, a kasnije su i sami molekuli počeli to raditi, "bez pomoći" gline.

3. Duboki morski otvori

Prema ovoj teoriji, život je započeo u podvodnim hidrotermalnim otvorima koji su izbacivali molekule bogate vodonikom. Na njihovoj kamenoj površini, ovi molekuli su se mogli spojiti i postati mineralni katalizatori za reakcije koje su dovele do nastanka života. Čak i danas, takvi hidrotermalni otvori, bogati hemijskom i toplotnom energijom, dom su prilično velikog broja živih bića.

4. Ledeni početak

Prije 3 milijarde godina, Sunce nije sijalo tako jako kao sada, pa je, shodno tome, manje topline stizalo do Zemlje. Sasvim je moguće da površina zemlje bila je prekrivena debelim slojem leda, koji je štitio krhku organsku materiju, koji se nalazi u vodi ispod, od ultraljubičastih zraka i kosmičkog izlaganja. Osim toga, hladnoća je pomogla molekulima da duže postoje, zbog čega su reakcije koje su dovele do nastanka života postale moguće.

5. RNK svijet

DNK treba proteine da bi se formirala, a proteinima je potrebna DNK da bi se formirala. Kako su se mogli formirati jedno bez drugog? Naučnici su sugerirali da je RNK, koja, kao i DNK, pohranjuje informacije, bila uključena u ovaj proces. Od RNK su formirani proteini i DNK., koji ga je zamijenio zbog njihove veće efikasnosti.

Postavilo se još jedno pitanje: "Kako se pojavila RNK?" Neki vjeruju da se spontano pojavio na planeti, dok drugi poriču ovu mogućnost.

6. "Jednostavna" teorija

Neki naučnici sugerišu da život nije evoluirao od složenih molekula poput RNK, već od jednostavnih koji su međusobno delovali. Možda su bile sadržane u jednostavnim školjkama sličnim ćelijskim membranama. Kao rezultat interakcije ovih jednostavnih molekula, složeni, koja je efikasnije reagovala.

7. Panspermija

Na kraju, život nije mogao nastati na našoj planeti, već je donesen iz svemira: U nauci se ovaj fenomen naziva panspermija. Ova teorija ima veoma čvrstu osnovu: zbog kosmičkog uticaja, fragmenti kamenja se periodično odvajaju od Marsa, koji dospevaju do Zemlje. Nakon što su naučnici otkrili marsovske meteorite na našoj planeti, sugerirali su da su ti objekti sa sobom donijeli bakterije. Ako im vjerujete, onda svi smo mi marsovci. Drugi istraživači sugerišu da su život donele komete iz drugih zvezdanih sistema. Čak i ako su u pravu, čovječanstvo će tražiti odgovor na još jedno pitanje: "Kako je život nastao u svemiru?"

Ideja o životu na Zemlji je dvosmislena. Postoji nekoliko hipoteza o nastanku života na Zemlji.

Kreacionizam – zemaljski život je stvorio Stvoritelj. Ideju o božanskom stvaranju svijeta drže sljedbenici gotovo svih najrasprostranjenijih religijskih učenja. Trenutno je nemoguće dokazati ili opovrgnuti kreacionističku koncepciju.

Hipoteza o vječnosti života – život, kao i sam Univerzum, oduvek je postojao, i postojaće zauvek, bez početka i kraja. U isto vrijeme nastaju i umiru pojedina tijela i formacije - galaksije, zvijezde, planete, organizmi, tj. postojanje je vremenski ograničeno. Život bi se mogao širiti iz jedne galaksije u drugu, a ova ideja „donošenja“ života na Zemlju iz svemira se zove panspermija. Ideje o "vječnosti i bespočetnosti" života držali su se mnogi naučnici, među njima i S.P. Kostychev, V.I. Vernadsky.

Hipoteza o spontanom nastanku života iz nežive materije. Ideje o spontanom nastanku života izražene su još od antike. Hiljadama godina su vjerovali u mogućnost stalno spontano nastajanje života, smatrajući to uobičajenim načinom nastanka živih bića iz nežive materije. Prema mnogim srednjovekovnim naučnicima, ribe su se mogle roditi iz mulja, crvi iz zemlje, miševi iz krpa, muhe iz pokvarenog mesa.

U 17. veku Italijanski naučnik F. Redi eksperimentalno je pokazao nemogućnost stalnog spontanog nastajanja živih bića. Stavio je komade mesa u nekoliko staklenih posuda. Neke je ostavio otvorene, a neke prekrio muslinom. Ličinke muva su se pojavile samo u otvorenim posudama; Redijev princip: “Živjeti od življenja”. Verzija o stalnom spontanom stvaranju živih organizama konačno je opovrgnuta sredinom 19. stoljeća. L. Pasteur. Eksperimenti su uvjerljivo pokazali da u moderno dobaŽivi organizmi bilo koje veličine potiču od drugih živih organizama.

Hipoteza biohemijske evolucije. Prema idejama izraženim 20-ih godina. XX vijek A.I. Oparin, a zatim J. Haldane, život, odnosno živa bića, nastala su iz nežive materije na Zemlji kao rezultat. biohemijska evolucija.

Uslovi za nastanak života tokom biohemijske evolucije

Trenutno su naučnici predložili manje-više vjerovatna objašnjenja kako su se u primarnim uvjetima Zemlje razni oblici života postepeno, korak po korak, razvili iz nežive materije. Sljedeći uslovi su doprinijeli nastanku života kroz hemijsku evoluciju:

— početno odsustvo života;

- prisustvo u atmosferi jedinjenja sa redukcijskim svojstvima (na skoro potpuno odsustvo kiseonik O 2);

— dostupnost vode i hranljivih materija;

— prisustvo izvora energije (relativno visoka temperatura, snažna električna pražnjenja, visok nivo UV zračenja).

Mehanizam nastanka života

Starost Zemlje je oko 4,6-4,7 milijardi godina. Život ima svoju istoriju, koja je počela, prema paleontološkim podacima, pre 3-3,5 milijardi godina.

Godine 1924. ruski akademik A.I. Oparin izneo hipotezu o mehanizmu nastanka života. Godine 1953. američki naučnici S. Miller I G. Yuri eksperimentalno potvrdio hipotezu o formiranju organskih tvari (monomera) iz plinova prisutnih u primarnoj atmosferi Zemlje.

Sada postoji dosta neospornih dokaza o tome primarna atmosfera Zemlja je bila bez kiseonika i verovatno se sastojala uglavnom od vodene pare H 2 O, vodonika H 2 i ugljen-dioksida CO 2 sa malom primesom drugih gasova (NH 3, CH 4, CO, H 2 S). Život koji je nastao na Zemlji postepeno je promijenio ove uvjete i transformirao hemiju gornjih ljuski planete.

Poreklo života na Zemlji - detalji za upitne umove

Prema biohemijska teorija A.I. Oparina u nedostatku kiseonika i živih organizama, abiogeno sintetizirana su najjednostavnija organska jedinjenja - monomeri, prekursori bioloških makromolekula žive materije i niz drugih organskih jedinjenja.

Mogući izvori energije za formiranje organskih supstanci bez učešća živih organizama očigledno su uključivali električna pražnjenja, ultraljubičasto zračenje, radioaktivne čestice, kosmičke zrake, udarne talase meteorita koji ulaze u Zemljinu atmosferu i toplotu od intenzivne vulkanske aktivnosti. U nedostatku kiseonika, koji bi ih mogao uništiti, kao i živih organizama koji bi ih koristili kao hranu, abiogeno formirane organske supstance nakupljale su se u Svetskom okeanu - primordijalni bujon».

Sljedeći korak je bilo formiranje većih polimeri od malih organskih monomera, opet bez učešća živih organizama. Američki naučnik S. Fox dobio je polipeptide kao rezultat zagrijavanja mješavine suhih aminokiselina razne dužine. Zvali su se proteinoidi, tj. proteinske supstance. Očigledno, na primitivnoj Zemlji, formiranje takvih proteinoida i polinukleotida sa nasumičnim nizom aminokiselina ili nukleotida moglo bi se dogoditi tokom isparavanja vode u rezervoarima preostalim nakon oseke.

Jednom kada se polimer formira, on je u stanju da utiče na formiranje drugih polimera. Neki proteinoidi su sposobni, poput enzima, da kataliziraju određene kemijske reakcije: upravo je ta sposobnost vjerovatno bila glavna karakteristika koja je odredila njihovu kasniju evoluciju. Eksperimenti pokazuju da jedan polinukleotid koji nastaje iz mješavine nukleotida može poslužiti kao šablon za sintezu drugog.

Polipeptidi su zbog svoje amfoternosti formirali koloidne hidrofilne komplekse (tj. molekule vode, formirajući ljusku oko proteinskih molekula, izolovale su ih iz celokupne mase vode). U ovom slučaju, pojedinačni kompleksi su povezani jedni s drugima, što je dovelo do stvaranja kapljica izolovanih iz primarne sredine koacervate, sposoban da apsorbuje i selektivno akumulira različita jedinjenja. Prirodna selekcija doprinijelo opstanku najstabilnijih koacervatnih sistema sposobnih za daljnje komplikacije.

Daljnja samoorganizacija složenih molekula, do koje je došlo zbog koncentracije molekula lipida na granici između koacervata i vanjskog okruženja, dovela je do formiranja pregrada membranskog tipa. U unutrašnjim šupljinama koacervata, gdje molekule mogu samo selektivno prodrijeti, započela je evolucija od kemijskih reakcija do biokemijskih. Jedna od najvažnijih faza ove teorije bila je kombinacija sposobnosti polinukleotida sa katalitičkom aktivnošću enzimskih proteina.

Tačka gledišta Oparina i njegovih pristalica suštinski je oblikovana hipoteza o holobiozi : strukturnu osnovu pretćelijskog pretka (bioida) čine živi otvoreni (koacervatni) mikrosistemi, poput ćelijskog, sposobni za elementarni metabolizam uz učešće enzimskog mehanizma. Primarna proteinska supstanca.

Hipoteza genobioze : primarni je bio makromolekularni sistem, sličan genu, sposoban za samoreprodukciju. Molekul RNK je prepoznat kao primarni.

Početne faze razvoj života na Zemlji

Moderna ideja o životu na Zemlji svodi se na činjenicu da su se prve primitivne ćelije pojavile u vodenom okruženju Zemlje prije 3,8 milijardi godina - anaerobni, heterotrofni prokarioti , jeli su abiogeno sintetizirane organske tvari ili njihovu manje sretnu braću; energetske potrebe su zadovoljene fermentacijom.

Sa povećanjem broja heterotrofnih prokariotskih ćelija, zalihe organskih jedinjenja u primarnom okeanu su iscrpljene. U ovim uslovima, organizmi su sposobni za autotrofija, tj. na sintezu organskih org. materije iz neorganskih. Očigledno su bili prvi autotrofni organizmi hemosintetske bakterije. Sljedeća faza je bio razvoj reakcija korištenjem sunčeve svjetlosti - fotosinteza.

Za prve fotosintetske bakterije izvor elektrona bio je sumporovodik. Mnogo kasnije, cijanobakterije (plavo-zelene alge) razvile su složeniji proces za dobijanje elektrona iz vode. Kiseonik se počeo akumulirati u zemljinoj atmosferi kao nusprodukt fotosinteze. To je bio preduslov za nastanak u toku evolucije aerobno disanje. Sposobnost sintetiziranja više ATP-a tokom disanja omogućila je organizmima da brže rastu i razmnožavaju se, kao i da povećaju složenost njihovih struktura i metabolizma.

Vjeruje se da su preci eukariota bili prokariotske ćelije. Prema ćelijska teorija simbiogeneza Eukariotska ćelija je složena struktura koja se sastoji od nekoliko prokariotskih ćelija koje se međusobno nadopunjuju. Brojni podaci ukazuju na porijeklo mitohondrija i hloroplasta, a možda i flagela, iz ranih prokariotskih ćelija koje su postale unutrašnji simbionti veće anaerobne ćelije.

Duboke transformacije u strukturi i funkcioniranju značajno su povećale evolucijske sposobnosti eukariota, koji su, pojavivši se prije samo 0,9 milijardi godina, uspjeli doseći višećelijski nivo i formirati modernu floru i faunu. Poređenja radi, treba reći da je od pojave prvih prokariotskih ćelija (prije 3,8 milijardi godina) do pojave prvih eukariotskih ćelija prošlo 2,5 milijardi godina.

Poreklo života na Zemlji: Glavne faze razvoja biosfere

Eon	Era	Period	Starost (početak), milioni godina	Organski svijet
1	2	3	4	5
kriptozoik	Archaea		4500±100	Obrazovanje Zemlje. Pojava prokariota i primitivnih eukariota.
kriptozoik	Proterozoik		2600±100	Uobičajene su alge, bakterije i sve vrste beskičmenjaka.
Fanerozoik	Paleozoik	Cambrian	570±10	Uspješne alge i vodeni beskičmenjaci.
		Ordovician	495±20	Uspješne alge i vodeni beskičmenjaci.
		Silur	418±15	Pojava kopnenih biljaka (psilofita) i beskičmenjaka.
		Devonski	400±10	Flora psilofita je bogata, pojavljuju se mahovine, paprati, pečurke, režnjeve peraje i plućke.
		Karbon	360±10	Obilje paprati, nestanak psilofita. Dominiraju vodozemci, mekušci i ribe; pojavljuju se gmizavci.
		permski	290±10	Bogata flora zeljastih i sjemenskih paprati, pojava golosjemenjača; izumiranje drveće paprati. Dominacija morskih beskičmenjaka, morskih pasa; razvoj reptila; Trilobiti izumiru.
	mezozoik	Trijas	245±10	Drevni golosemenci dominiraju; sjemenke paprati izumiru. Prevladavaju vodozemci i gmizavci; pojavljuju se koščate ribe i sisari.
	mezozoik	Yura	204±5	Dominiraju moderne golosemenke; pojavljuju se prve kritosjemenke; drevne golosemenke izumiru. Dominiraju divovski gmizavci, koštane ribe i insekti.
		Kreda	130±5	Dominiraju moderne angiosperme; Paprati i golosemenčice opadaju. Preovlađuju koštane ribe, praptice i mali sisari; Džinovski reptili izumiru.
	Kenozoik	Paleogen	65±3	Angiosperme, posebno zeljaste, su široko rasprostranjene. Dominiraju sisari, ptice i insekti. Mnogi gmizavci i glavonošci nestaju.
		Neogen	23±1
		antropocen (kvartar)	1,8	Moderno postrojenje i životinjski svijet. Evolucija i ljudska dominacija.

Raznolikost živih organizama je osnova organizacije i

održivost biosfere

Savremena biološka raznolikost: na Zemlji postoji od 5 do 30 miliona vrsta. Biološka raznolikost– kao rezultat interakcije dva procesa – specijacije i izumiranja. Biološka raznolikost je najvredniji „resurs“ na planeti. Biološka raznolikost uključuje dva koncepta: genetsku raznolikost, ili raznolikost genetskih svojstava među jedinkama iste vrste, i raznolikost vrsta, odnosno broj razne vrste unutar zajednice ili cijele biosfere. Biodiverzitet pruža nove izvore hrane, energije, sirovina, hemikalija i medicinskih proizvoda. Genetička raznolikost omogućava vrstama da se poboljšaju, prilagode, koriste potrebne resurse i nađu mjesto u biogeohemijskom ciklusu Zemlje. Biodiverzitet je polisa osiguranja prirode od katastrofa.

Struktura biološke raznolikosti. Jedinice sistema su demi i populacije. Genski fond populacije.

Evolucija biološke raznolikosti. Unakrsni evolucijski trend – povećanje raznolikosti, prekinut naglim padom kao rezultatom masovnog izumiranja vrsta.

Ljudski uticaj na biološku raznolikost. Direktna šteta nastala ljudskom aktivnošću. Indirektna šteta od uticaja koji narušavaju uravnotežene odnose i procese u ekosistemima.

Očuvanje biološke raznolikosti. Popis i zaštita biološke raznolikosti. Kombinacija ljudskih prava sa pravima životinja. Bioetika. Kombinacija etičkih principa i ekonomskih interesa. Očuvanje i prirodna evolucija biološke raznolikosti.

Biodiverzitet kao indikator uticaja. Koriste se i pojedinačne komponente biološke raznolikosti i zbirni indikatori. Povreda strukture funkcije ili sukcesijskog slijeda razvoja ekosistema obično se izražava smanjenjem biološke raznolikosti.

Trenutno je na Zemlji opisano oko 3 miliona vrsta živih organizama. U savremenoj taksonomiji živih organizama postoji sljedeća hijerarhija svojti: carstvo, podjela (vrsta u taksonomiji životinja), klasa, red (red u taksonomiji životinja), porodica, rod, vrsta. Osim toga, razlikuju se srednje taksone: super- i potkraljevstva, super- i pododjele, itd.

Prema modernim idejama, život na Zemlji počeo je prije više od 3,5 milijardi godina. To uopće nije bila planeta kakvu danas poznajemo: vruća kamenita lopta bez kisika, potresena silovitom aktivnošću mladih vulkana, nad kojom su sunce i zvijezde jurili ludom brzinom - uostalom, dan je trajao samo oko 6 sati. Postoji mnogo teorija o nastanku prvih oblika života, a zatim i onih složenijih - uključujući i inteligentni dizajn. Upoznaćemo se sa osnovnim naučnim idejama, čije razumevanje nam takođe omogućava da pretpostavimo gde i pod kojim uslovima može postojati vanzemaljski život.

Panspermija

Panspermija (od grčkog "mješavina" i "sjeme") je u naše vrijeme vrlo autoritativna teorija o pojavi života na Zemlji kao rezultat prijenosa "embriona života" sa drugih planeta. Ovu hipotezu iznio je njemački naučnik G. Richter 1865. godine, koji je podrazumijevao prijenos spora mikroorganizama bilo meteoritima ili pod utjecajem svjetlosnog pritiska. Kasnije je otkriveno kosmičko zračenje koje utiče na žive organizme ništa manje destruktivno od raspada uranijuma. A teorija panspermije "pala je u prašini" sve do prvog leta na Mjesec - kada su na sondi Surveyor-3 koja je sletjela na Mjesec pronađeni živi mikroorganizmi sa Zemlje, koja je bezbedno preživjela dug let u svemiru.

Godine 2006. otkriveno je prisustvo i vode i jednostavnih organskih jedinjenja u kometnoj supstanci. Zanimljivo, to znači da je mali meteorit sa svjetlećim tragom koji se približava mnogo većoj kugli planete nešto poput kosmičkog analoga ženskih i muških reproduktivnih ćelija, koji zajedno stvaraju novi život.

Neki sledbenici panspermije veruju da je došlo do razmene bakterija između Zemlje i Marsa u periodu kada je Crvena planeta još cvetala i bila delimično prekrivena okeanima. Štoviše, to nije nužno uzrokovano meteorima - možda su bakterije ovdje donijeli inteligentni posjetioci (ali ovo je posebna tema). Ali čak i da su se takvi događaji desili u istoriji, bićemo primorani da shvatimo odakle je došao život na drugoj planeti.

Struja i iskonski bujon

Čuveni Miller-Urey eksperiment iz 1953. godine dokazao je da električne iskre mogu stvoriti osnovu života - aminokiseline i saharozu - u prisustvu vode, metana, amonijaka i vodika u atmosferi. To znači da bi obična munja mogla stvoriti osnovne građevne blokove života drevna zemlja, nazvana primordijalna čorba. Ovaj termin je 1924. godine uveo sovjetski biolog Oparin. Prema njegovoj teoriji, ova "supa" nastala je prije oko 4 milijarde godina u plitkim rezervoarima planete pod utjecajem električnih pražnjenja, kosmičkog zračenja i visokih temperatura tekućine. U početku su u njegovom sastavu dominirali nukleotidi, polipeptidi, azotne baze i aminokiseline. Zatim su, tokom miliona godina, složeniji molekuli formirani u primordijalnom bujonu sve dok nisu nastali najjednostavniji jednoćelijski organizmi, bakterije.

Glineni život

Prema vjerskim izvorima, Adam je stvoren od zemaljskog praha, a u Kuranu i kod nekih naroda (na primjer, Japanaca), bogovi su oblikovali ljude od gline. Prema organskom hemičaru Alexanderu Grahamu Kearns-Smithu sa Univerziteta u Glazgovu u Škotskoj, ovo možda nije jednostavna alegorija: prvi molekuli života možda su se formirali na glini. U početku, primitivna jedinjenja ugljika nisu imala DNK, što znači da nisu mogla reproducirati svoju vrstu - "reprodukciju" su mogli stimulirati samo izvori iz vanjskog okruženja.

Takav izvor bi mogao biti glinena stijena, koja nije samo određena masa zemlje - to je organizirani, uređeni niz molekula. Glinena površina ne samo da može koncentrirati i kombinirati organska jedinjenja, već ih na mikroskopskom nivou organizirati u strukture, djelujući kao genom. S vremenom su se organski molekuli "sjetili" ovog niza i naučili se organizirati. Kasnije su postali složeniji: imali su prototip DNK, RNK i drugih nukleinskih kiselina.

Život iz okeana

"Teorija podvodnih hidrotermalnih izvora" sugerira da je život možda nastao na izvoru podmorskih vulkana, koji su izbacivali molekule bogate vodonikom i puno topline kroz pukotine na dnu oceana. Ovi molekuli su se kombinirali na površini stijena, što je dalo mineralne katalizatore za nove kemijske reakcije.

Tako su rođene bakterije koje su formirale svjetski poznato geološko čudo - stromatoliti (od "stromatos" - tepih i "litos" - kamen). Ove formacije su preživjele do danas u fosiliziranom obliku. I podvodni izvori ovog tipa i dalje igraju važnu ulogu u održavanju raznolikih morskih ekosistema u naše vrijeme.

Hladnoća je katalizator evolucije

Bez obzira na to koji je naučnik u pravu, jednostavne jednoćelijske bakterije su i dalje naseljavale planetu - iu ovom obliku su postojale više od milijardu godina. Tada se dogodila nevjerojatno brza eksplozija prema standardima evolucije - počeli su se razvijati mnogo složeniji oblici života, koji su prvo ovladali okeanima, a zatim kopnom, tlom i, konačno, zrakom. Ne tako davno, naučnici su uspjeli shvatiti šta je bio poticaj za odlučne promjene. Ispostavilo se da je najmoćniji glacijalni period kroz istoriju Zemlje, koja je započela pre oko 3 milijarde godina. Planeta je bila potpuno prekrivena ledom debljine do jednog kilometra - stručnjaci su ovu pojavu nazvali "Snowball Earth" (poput onih s kojima se djeca igraju).

Uslovi života najjednostavnijih mikroorganizama su se drastično promijenili - ali, s druge strane, izdržljive ekstremofilne bakterije morale su se prilagoditi pod debljinom leda! Tokom ovog perioda "inkubacije" odvijala se primarna podjela bakterija prema njihovim metodama preživljavanja: neke od njih su naučile dobivati energiju iz sunčeve svjetlosti, druge su crpile snagu preradom tvari otopljenih u vodi. To je označilo početak kraljevstva žive prirode - prva će u budućnosti postati biljke i jednoćelijske fotosintetske životinje, a druga višestanične životinje i gljive.

Ali jednog dana, vreli vulkani su se ponovo probudili i izbacili ogromne količine ugljen-dioksida u atmosferu, što je izazvalo snažan efekat staklene bašte. Planeta se zagrijala, led se otopio i oslobodio "sazrele" bakterije. Proces fotosinteze koji se odvija u cijanobakterijama (plavo-zelenim algama) dao je novu reakciju - i atmosfera je brzo bila zasićena kiseonikom. A fragmenti mineralnih stijena koje je donio glečer koji su pali u okean dali su nove varijante hemijskih reakcija. Ovo je, kao što već postaje jasno, omogućilo životinjama da evoluiraju. Ubrzo, umjesto da dijele bakterije na dvije nove, počele su se dijeliti bez "slobodnog plivanja" i formirati prve višećelijske strukture. Primjer su najstarije višećelijske životinje bez živčanog, krvnog ili probavnog sistema - morske spužve.

Prema ovoj teoriji, sasvim je vjerovatno da je život pod debelim slojem leda na jednom od Jupiterovih mjeseca - u hladnim okeanima Evrope, skriven od svemirskih sondi. Grupa istraživača iz NASA-e također je otkrila da postoji geotermalna aktivnost ispod leda satelita. Stoga je sasvim moguće da Evropa ide našim putem, a kako naše sunce bude starilo i bivalo sve sjajnije, evolucija će prevladati i vječnu hladnoću.

Poreklo života na Zemlji jedno je od najtežih, a istovremeno relevantnih i najzanimljivijih pitanja moderne prirodne nauke.

Pojava života na Zemlji

Prošli su milioni godina, a temperatura Zemljine površine je još više pala. Oborinska voda je prestala da isparava i počela je da teče u ogromne lokve. Tako je počeo uticaj vode na površinu zemlje. A onda je uslijed pada temperature nastala prava poplava. Voda, koja je prethodno isparila u atmosferu i pretvorila se u njen sastavni dio, neprestano je padala iz oblaka sa grmljavinom i munjama.

Kao izvor energije u ovom procesu poslužila je sunčeva svjetlost i moguće vrlo jaka električna pražnjenja. Možda su prvi stanovnici Zemlje - prokarioti, organizmi bez formirane jezgre, slični modernim bakterijama - nastali iz takvih elemenata. Bili su anaerobi, odnosno nisu koristili slobodni kiseonik za disanje, koji još nije postojao u atmosferi. Izvor hrane za njih bila su organska jedinjenja koja su nastala na još beživotnoj Zemlji kao rezultat izlaganja sunčevom ultraljubičastom zračenju, munjevitim pražnjenjima i toplotom nastale tokom vulkanskih erupcija.

Kako je izgledala primitivna Zemlja?

Teorije o nastanku života na Zemlji

Postoji nekoliko teorija o nastanku života na Zemlji. Na primjer, jedna od dugogodišnjih hipoteza kaže da je na Zemlju donesen iz svemira, ali nema uvjerljivih dokaza za to. Osim toga, život koji poznajemo je iznenađujuće prilagođen da postoji upravo u zemaljskim uslovima, pa da je nastao izvan Zemlje, bio bi na planeti zemaljskog tipa. Većina savremenih naučnika veruje da je život nastao na Zemlji, u njenim morima.

Teorija biogeneze

Teorija panspermije

Teorija panspermije je mogućnost prijenosa organskih spojeva i spora mikroorganizama iz jednog kosmičkog tijela u drugo. Ali to uopće ne daje odgovor na pitanje: kako je život nastao u Univerzumu? Postoji potreba da se potkrijepi nastanak života u toj tački u Univerzumu, čija je starost, prema teoriji Velikog praska, ograničena na 12-14 milijardi godina. Prije ovog vremena nije bilo ni elementarnih čestica. A ako nema jezgara i elektrona, nema ni hemijskih supstanci. Zatim su se u roku od nekoliko minuta pojavili protoni, neutroni, elektroni i materija je ušla na put evolucije.

Zagovornici ove hipoteze bili su dobitnici Nobelove nagrade F. Crick i L. Orgel. F. Crick se zasnivao na dva indirektna dokaza: univerzalnosti genetskog koda: potrebi za normalnim metabolizmom molibdena svih živih bića, što je danas izuzetno rijetko na planeti.

Nastanak života na Zemlji nemoguće je bez meteorita i kometa

Autor rada, profesor geonauke na Texas Tech University (TTU) i kustos univerzitetskog muzeja paleontologije, Sankar Chatterjee, rekao je da je do ovog zaključka došao nakon analize informacija o ranoj geološkoj historiji naše planete i usporedbe ove podatke sa različitim teorijama hemijske evolucije.

Stručnjak smatra da ovaj pristup omogućava objašnjenje jednog od najskrivenijih i najnepotpunije proučavanih perioda u istoriji naše planete. Prema mnogim geolozima, većina svemirskih "bombardiranja", u kojima su učestvovale komete i meteoriti, dogodila se prije oko 4 milijarde godina. Chatterjee vjeruje da je najraniji život na Zemlji nastao u kraterima koji su ostali pali meteoriti i komete. I najvjerovatnije se to dogodilo u periodu "kasnog teškog bombardiranja" (prije 3,8-4,1 milijardi godina), kada se sudar malih svemirskih objekata s našom planetom naglo povećao. U to vrijeme bilo je nekoliko hiljada slučajeva pada kometa. Zanimljivo je da ovu teoriju indirektno podržava Nice model. Prema njoj, stvarni broj kometa i meteorita koji su u to vrijeme trebali pasti na Zemlju odgovara stvarnom broju kratera na Mjesecu, koji je zauzvrat bio svojevrsni štit za našu planetu i nije dozvoljavao beskonačno bombardiranje da ga uništi.

“Kada je Zemlja nastala prije otprilike 4,5 milijardi godina, bilo je potpuno neprikladno da se na njoj pojave živi organizmi. Bio je to pravi uzavreli kotao od vulkana, otrovnog vrućeg gasa i meteorita koji su neprestano padali na njega”, piše onlajn magazin AstroBiology, pozivajući se na naučnika.

“I nakon milijardu godina, postala je tiha i mirna planeta, bogata ogromnim rezervama vode, naseljena raznim predstavnicima mikrobnog života - precima svih živih bića.”

Život na Zemlji mogao je nastati zahvaljujući glini

Grupa naučnika predvođena Danom Luom sa Univerziteta Cornell došla je do hipoteze da bi obična glina mogla poslužiti kao koncentrator za drevne biomolekule.

U vodi, tačnije u rastvoru, malo toga bi se moglo dogoditi, jer su procesi u rastvoru apsolutno haotični, a sva jedinjenja veoma nestabilna. Moderna nauka smatra glinu – tačnije, površinu čestica glinenih minerala – kao matricu na kojoj bi se mogli formirati primarni polimeri. Ali ovo je također samo jedna od mnogih hipoteza, od kojih svaka ima svoje snage i slabosti. Ali da biste simulirali porijeklo života u punoj mjeri, zaista morate biti Bog. Iako se danas na Zapadu već pojavljuju članci s naslovima “Konstruiranje ćelije” ili “Modeliranje ćelija”. Na primjer, jedan od posljednjih nobelovaca, James Szostak, sada aktivno pokušava stvoriti učinkovite modele stanica koje se same razmnožavaju, reproducirajući svoju vrstu.

Podijeli: