Сучасныя ўяўленні аб узнікненні жыцця. Узнікненне жыцця на Зямлі (коратка)

Калі прааналізаваць усе дадзеныя, якія ўдалося атрымаць навукоўцам падчас розных даследаванняў, становіцца відавочным, што жыццё на Зямлі - дзіўна неверагодны факт. Шанцы на яе з'яўленне ў нашай Сусвету мізэрныя. Усе этапы ўзнікнення жыцця ўтрымлівалі ў сабе магчымасць альтэрнатыўнага развіцця падзей, у выніку якіх свет так і застаўся б халоднай касмічнай безданню без намёку не тое што на чалавечы розум, а нават на драбнюткага мікроба. Крэацыяністаў тлумачаць гэтак неверагодная падзея чароўным умяшаннем. Аднак існаванне Бога немагчыма даказаць ці абвергнуць, а сучасныя ўяўленні аб узнікненні жыцця, як і ўся навука ў цэлым, грунтуюцца на эксперыментальных дадзеных і тэарэтычных распрацоўках, якія можна паставіць пад сумнеў або пацвердзіць.

Витализм

Чалавечыя пазнання перажываюць эвалюцыю, чымсьці падобную ў асноўных момантах з апісаным Дарвінам працэсам. Тэорыі праходзяць натуральны адбор і выжываюць самыя моцныя, якія здолелі вытрымаць націск контраргументаў або прыстасавацца, перайначыць пад стаць ім. Гіпотэзы паходжання жыцця таксама прайшлі доўгі шлях станаўлення, завяршэнне якога яшчэ нават не выказвалі, паколькі штодня адкрываюцца новыя факты, вымушаюць карэктаваць ужо ўсталяваныя погляды.

Буйной вяхой на гэтай дарозе стаў витализм - тэорыя пастаяннага самазараджэння жыцця. Згодна з яе палажэннямі, мышы з'яўляліся ў старым рыззё, чарвякі - у гнілых рэштках ежы. Витализм пераважала над навукай аж да доследаў Луі Пастера ў 1860 годзе, калі ён даказаў немагчымасць самазараджэння жывых арганізмаў. Вынікі выклікалі парадаксальныя падзеі: яны ўмацавалі веру ў боскае пачатак і прымусілі навукоўцаў шукаць доказы таго, што яны нядаўна абверглі. Навука імкнулася растлумачыць, што самастойнае зараджэнне жыцця мела месца, але вельмі даўно і адбывалася паэтапна, заняўшы мільёны гадоў.

сінтэз вугляродаў

Сітуацыя здавалася безнадзейнай да таго моманту, пакуль ў 1864 годзе А.М. Бутлер не зрабiў важнае адкрыццё. Ён здолеў атрымаць арганічнае рэчыва (вуглярод) з неарганічнага (у яго эксперыменце гэта быў фармальдэгід). Атрыманыя дадзеныя разбурылі вялікую сцяну, размяжоўваюць дагэтуль жывыя арганізмы і свет мёртвай матэрыі. Праз час навукоўцы змаглі атрымаць і іншыя варыянты арганікі з неарганічных рэчываў. З гэтага моманту сталі фармавацца сучасныя ўяўленні аб узнікненні жыцця. Яны ўвабралі ў сябе дадзеныя не толькі біялогіі, але і касмалогіі і фізікі.

Наступствы Вялікага выбуху

Тэорыі ўзнікнення жыцця ахопліваюць велізарны перыяд: першыя перадумовы для будучага фарміравання арганізмаў навукоўцы знаходзяць яшчэ на ранніх этапах зараджэння Сусвету. Сучасная фізіка вядзе адлік існавання свету ад Вялікага выбуху, калі практычна з нічога з'явілася ўсё. У хутка пашыраецца і астываючай Сусвету утварыліся спачатку атамы і малекулы, затым яны сталі аб'ядноўвацца, утвараючы зоркі першага пакалення. Яны сталі месцам фарміравання большасці элементаў, вядомых сёння навуцы. Новыя атамы запаўнялі космас пасля выбухаў зорак і станавіліся асновай для наступнага пакалення аб'ектаў, у тым ліку і нашага Сонца. Сучасныя дадзеныя дазваляюць выказаць здагадку, што першыя арганічныя злучэнні маглі з'явіцца ў протопланетных аблоках, якія атачалі новыя зоркі. З іх неўзабаве сфармаваліся і планеты. Атрымліваецца, што першыя этапы ўзнікнення жыцця на Зямлі праходзілі яшчэ да яе адукацыі.

Автокаталитические цыклы

Працэсы, якія адбываліся на Блакітны планеце ў яе «дзіцячыя гады», падтрымліваліся рэчывамі, якія ўваходзяць у склад яе нетраў і што паступаюць з космасу ў якасці метэарытаў. Гіпотэзы ўзнікнення жыцця адной з важных асноў для зараджэння арганікі на Зямлі называюць каталізатары хімічных рэакцый, якія трапілі сюды з аскепкамі гэтых «прышэльцаў». Яны прывялі да таго, што пераважную ролю ў фарміраванні новых рэчываў на планеце сталі гуляць самыя хуткія працэсы.

Наступны этап - автокаталитические цыклы. У такіх працэсах утвараюцца рэчывы, якія спрыяюць павелічэнню хуткасці рэакцыі, а таксама аднаўляльнай субстрат - элементы, якія ўступаюць ва ўзаемадзеянне. Цыкл, такім чынам, замкнуўся: працэсы самі сябе паскаралі і самі сабе «рыхтавалі ежу», то ёсць рэчывы, якія зноў уступалі ў рэакцыю, зноў катализируя самі сябе і зноў утвараючы субстрат, і гэтак далей.

сумневу

Сучасныя ўяўленні аб узнікненні жыцця доўгі час утрымлівалі супярэчлівыя думкі. Камень перапоны - праблема курыцы і яйкі. Што паўстала спачатку: вавёркі, якія ажыццяўляюць усе працэсы ў клетцы, або ДНК, якая вызначае будынак гэтых бялкоў, якая захоўвае усю спадчынную інфармацыю. Першыя неабходныя для арганізма, так як спрыяюць самоподдержанию сістэмы, без якога жыццё немагчымая. ДНК ўтрымлівае запіс будовы клеткі, таксама вызначальную жыццяздольнасць. Меркаванні навукоўцаў падзяліліся і адказу на пытанне не было да таго моманту, калі стала вядома, што ў якасці сховішча спадчыннай інфармацыі ў вірусаў выступае не ДНК, а РНК, трэці клас арганічных злучэнняў, якому звычайна адводзілася ў тэорыі ўзнікнення жыцця толькі другарадная роля.

РНК-свет

Паступова сталі назапашвацца факты і ў 80-х гадах мінулага стагоддзя з'явіліся дадзеныя, перавярнулі ўяўленні аб пачатковых этапах фарміравання жывой матэрыі. Былі выяўленыя рибозимы, малекулы РНК, якія валодаюць здольнасцямі бялкоў, у прыватнасці, каталізаваць рэакцыі. Першыя формы жыцця, такім чынам, маглі ўзнікнуць і без удзелу бялкоў і ДНК. У іх функцыю захоўвання інфармацыі, а таксама ўсю ўнутраную працу здзяйсняла РНК. Жыццё на Зямлі цяпер адбывалася ад протоорганизмов, якія ўяўляюць сабой автокаталитические цыклы, якія складаюцца з самаўзнаўляльных рибозимов. Тэорыя атрымала назву «РНК-свет».

Коацерваты

Сёння цяжка ўявіць сабе жыццё таго перыяду, паколькі яна не мела адной важнай асаблівасці - абалонкі або мяжы. Па сутнасці, гэта быў раствор, які змяшчае автокаталитические цыклы з РНК. Праблема адсутнасці межаў, неабходных для правільнага выканання працэсаў, вырашаўся падручнымі спосабамі. Протоорганизмы знаходзілі прытулак паблізу мінералаў цеолитов, якія валодалі сеткаватай структурай крышталічнай рашоткі. Іх паверхня была здольная каталізаваць адукацыю ланцужкоў РНК і надаваць ім пэўную канфігурацыю.

Далей - болей: на сцэне з'яўляюцца коацерваты або водна-ліпідны кроплі. Гіпотэзы паходжання жыцця як нядаўняга часу, так і сучаснасці шмат у чым абапіраюцца на тэорыю А.І. Опарина, які вывучаў ўласцівасці падобных утварэнняў. Коацерваты - гэта кроплі раствора, зняволеныя ў абалонку з тлушчаў (ліпідаў). Іх мембраны характарызуюцца выбарчай пранікальнасцю і здольнасцю ажыццяўляць абмен рэчываў. Частка з іх, відаць, аб'ядналася з ланцужкамі самаўзнаўляльных РНК, у тым ліку і з тымі, якія каталізаваць сінтэз саміх ліпідаў. Так паўсталі новыя формы жыцця, якія пераадолелі шлях ад доорганизменного ўзроўню да ўласна арганізмавым. Магчымасць такіх утварэнняў была пацверджана зусім нядаўна: навукоўцы эксперыментальна пацвердзілі здольнасць РНК ў злучэнні з іёнамі кальцыя прымацоўвацца да ліпідных мембранах і рэгуляваць іх пранікальнасць.

ўмелыя памочнікі

Зараджэнне жыцця на наступным этапе праходзіла працэс удасканалення функцый ўтварыліся арганізмаў. РНК набыла здольнасць каталізаваць сінтэз амінакіслотных палімераў, першапачаткова даволі простых. Вянком налады новага механізму стала магчымасць сінтэзаваць вавёркі. Якія з'явіліся адукацыі ў некалькі разоў больш эфектыўна спраўляліся з біялагічнымі працэсамі, чым рибозимы.

Першапачаткова сінтэз пептыдаў ня быў спарадкаваным. Працэс адбываўся «як патрапіла», пакідаючы нагоды кіраўніцтва паслядоўнасцю амінакіслот у новых ланцужках. З часам замацавалася дакладнае капіяванне, паколькі менавіта яно спрыяла большай стабільнасці ўсёй сістэмы. Так з'явіўся генетычны код, які дазваляе сінтэзаваць пэўныя бялкі з неабходнымі функцыямі.

ўдасканаленне

Адточванне здольнасці сінтэзаваць патрэбныя вавёркі праходзіла паступова. Першым этапам было з'яўленне спецыяльнага віду РНК, якія маглі злучаць амінакіслоты. Наступная фаза суправаджалася пабудовай працэсу адукацыі малекул пептыда з дапамогай выбудаваных у пэўным парадку падстаў. Паслядоўнасць пры гэтым задавалася РНК-шаблонам. Суаднясеннем «інструкцыі» інфарматыўнай РНК і элементаў будучых бялкоў заняўся новы тып РНК, названы транспартным. Як і інфармацыйная, яна і па сённяшні дзень - важныя часткі сінтэзу пептыдаў.

ДНК

Ускладненне арганізмаў далей ішло па шляху ўдасканалення спосабаў захоўвання інфармацыі. Мяркуюць, што першапачаткова ДНК была адной з фаз жыццёвага цыклу калоній РНК. Яна валодала больш устойлівай структурай. Яе ступень абароны інфармацыі была на парадак вышэй, таму праз нейкі, даволі працяглы, час ДНК стала галоўным сховішчам генетычнага кода.

Адно з уласцівасцяў новага адукацыі, у свой час не дазволіў паставіць ДНК у раздзел тэорыі ўзнікнення жыцця, - гэта няздольнасць да актыўных дзеянняў. Яно стала своеасаблівай платай за ўдасканаленыя функцыі сховішчы інфармацыі. Уся «праца» засталася вавёрак і РНК.

сімбіёз

Сучасныя ўяўленні аб узнікненні жыцця не выводзяць у якасці продка замкнёны і адгароджаны ад астатніх арганізм. Навукоўцы больш схіляюцца на карысць здагадкі, што на першых этапах існавалі супольнасці мікраскапічных падабенстваў клетак, якія выконвалі розныя функцыі. Падобны сімбіёз няцяжка сустрэць у прыродзе і сёння. Найпросты прыклад - циано-бактэрыяльныя мацюкі, якія з'яўляюцца адначасова садружнасцю мікраарганізмаў і адзіным цэлым жывой істотай.

Узнікненне жыцця на Зямлі біялогія на сучасным этапе свайго развіцця бачыць працэсам, які характарызуецца не сталай барацьбой і канкурэнцыяй, а хутчэй усё ўзрастаючай згуртаваннем пэўных рознапланавых структур, у выніку прывялі да з'яўлення жывой клеткі, як мы яе сёння ўяўляем.

абагульненне

Падводзячы вынікі, можна коратка пералічыць усе этапы фарміравання жыцця, які прадстаўляе ў рамках сучасных тэорый найбольш верагоднай версіяй з'яўлення і развіцця арганізмаў на Зямлі:

1. Адукацыя першасных арганічных злучэнняў у протопланетных аблоках.

2. Паступовы выхад на першы план рэакцый, якія валодаюць здольнасцю да самоускорению, і автокаталитических цыклаў.

3. З'яўленне автокаталитических цыклаў, якія складаюцца з РНК.

4. Саюз РНК і ліпідных абалонак.

5. Набыццё РНК здольнасці сінтэзаваць бялок.

6. З'яўленне ДНК і яе зацвярджэнне ў якасці галоўнага сховішча інфармацыі.

7. Утварэнне першых аднаклетачных арганізмаў на аснове сімбіёзу.

Разуменне працэсаў, якія прывялі да з'яўлення жыцця, яшчэ недасканала. У навукоўцаў застаецца маса пытанняў. Не вядома дакладна, як зарадзілася РНК, многія прамежкавыя фазы застаюцца толькі тэарэтычнымі. Аднак кожны дзень ставяцца новыя эксперыменты, правяраюцца факты і гіпотэзы. Можна з упэўненасцю казаць, што наша стагоддзе падорыць свету яшчэ масу адкрыццяў, звязаных з дагістарычнай эпохай.