10 ТЕОРИЙ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В теории происхождения жизни пытается объяснить , как живые существа произошли. Как возникла жизнь, как мы знаем, это вопрос, который многие философы, теологи и ученые задавали в течение многих лет, на самом деле, мы можем сказать, что почти с тех пор, как человек был человеком.

Различные научные данные устанавливают, что Земля была сформирована около 4,5-5 миллиардов лет назад и что самые старые известные окаменелости, соответствующие останкам цианобактерий, найденным в Западной Австралии, датируются по крайней мере 3,5 миллиарда лет назад.

Изображение из WikiImages на www.pixabay.com

Хотя нет никаких летописей окаменелостей или более старых геологических свидетельств, многие ученые соглашаются с тем, что другие формы жизни могли существовать раньше, но что окаменелости могли быть уничтожены из-за тепла и изменения формы многих горных пород во время Докембрий.

Что произошло за почти 2 миллиарда лет, прошедших с момента возникновения Земли и появления первых окаменелостей? Именно биологические события, произошедшие в то время, сделали возможной жизнь, и те, которые сегодня так много обсуждаются в научном сообществе.

Далее мы найдем некоторые из основных гипотетических теорий, выдвинутых разными авторами для объяснения происхождения первых живых организмов, от которых предположительно произошли наиболее «продвинутые» формы жизни.

Какой была Земля до возникновения жизни?

Самые ранние известные формы жизни на Земле - это предполагаемые окаменелые микроорганизмы, обнаруженные в гидротермальных жерлах. По оценкам, они жили 4,28 миллиарда лет назад.

Некоторые ученые предполагают, что на «первоначальную» Землю воздействовали различные типы небесных объектов и что температура на этой планете была настолько высокой, что вода была не в жидком состоянии, а в виде газа.

Однако многие согласны с тем, что на докембрийской суше, возможно, была температура, аналогичная сегодняшней, а это означает, что вода могла быть в жидкой форме, конденсированной, чтобы образовать океаны, моря и озера.

С другой стороны, атмосфера Земли в то время, как полагают, сильно восстанавливалась (с нулевым или очень небольшим количеством свободного кислорода), так что после воздействия различных форм энергии могли образоваться первые органические соединения.

Основные теории происхождения жизни

- Жизнь стихийным рождением

Аристотель, предшественник самозарождения

От греков до многих ученых в середине девятнадцатого века было принято предположение, что живые существа могут возникать спонтанно, без других родительских организмов, из «неживой» материи.

Поэтому на протяжении многих веков разные мыслители были убеждены, что насекомые, черви, лягушки и другие паразиты спонтанно образуются на грязи или на разлагающемся веществе.

Эти теории не раз дискредитировались, например, экспериментами, проведенными Франческо Реди (1668) и Луи Пастером (1861).

Портрет Франческо Реди (Источник: Valérie75, Wikimmedia Commons)

Реди доказал, что если взрослые насекомые не откладывают яйца на кусок мяса, личинки не появляются на нем спонтанно. С другой стороны, Пастер позже показал, что микроорганизмы могут происходить только от уже существующих микроорганизмов.

Более того, следует сказать, что эта теория также игнорировалась, потому что в разных исторических контекстах «самозарождение» относилось к двум совершенно разным концепциям, а именно:

- Абиогенез : представление о происхождении жизни из неорганической материи и

- Гетерогенез : идея о том, что жизнь возникла из мертвого органического вещества, точно так же, как черви «появились» на разлагающемся мясе.

Чуть раньше, в 1858 году, Дарвин и Уоллес независимо опубликовали свои теории эволюции путем естественного отбора, с помощью которых они прояснили, что самые сложные живые существа смогли развиться из более «простых» одноклеточных существ.

Таким образом, теория спонтанного зарождения исчезла со сцены, и научное сообщество начало задаваться вопросом, как появились те «более простые одноклеточные существа», о которых говорили эволюционисты.

- Теория первичного бульона и постепенной химической эволюции

Александр Опарин в своей лаборатории (справа).

В 1920 году ученые А. Опарин и Дж. Холдейн выдвинули отдельно гипотезу о происхождении жизни на Земле, которая сегодня носит их имена и с помощью которой они установили, что жизнь на Земле могла возникнуть » шаг за шагом »от неживой материи через« химическую эволюцию ».

Большой призматический источник в Йеллоустоне. Считается, что эта высокотемпературная среда похожа на первозданную среду земных морей. Источник:

Оба исследователя предположили, что на «начальной» Земле должна была быть восстановительная атмосфера (бедная кислородом, в которой все молекулы имели тенденцию отдавать электроны), состояние, которое могло бы прекрасно объяснить некоторые события:

- Некоторые неорганические молекулы реагируют друг с другом, образуя органические структурные «блоки» живых существ, процесс, управляемый электрической энергией (от лучей) или световой энергией (от солнца), и продукты которой накапливаются в океанах, образуя «первичный бульон» .

Изображение Элиаса Ш. на www.pixabay.com

- Эти органические молекулы впоследствии объединяются, собирая более сложные молекулы, образованные фрагментами более простых молекул (полимеров), таких как белки и нуклеиновые кислоты.

- При этом полимеры были собраны в единицы, способные к самовоспроизведению, либо в метаболических группах (предложение Опарина), либо внутри мембран, которые образовывали «клеточно-подобные» структуры (предложение Холдейна).

- панспермия

Иллюстрация бактерии на комете. Источник: Silver Spoon Sokpop / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

В 1908 году ученый по имени Август Аррениус предположил, что «несущие жизнь семена» были разбросаны по космическому пространству и что они падали на планеты и «прорастали», когда там были благоприятные условия.

Эта теория, также известная как теория панспермии (от греческого pan, что означает «все» и спермы, что означает «семя»), была поддержана разными учеными, и мы также можем найти ее упоминание в некоторых текстах как «внеземное происхождение жизнь ».

- Жизнь электричеством

Изображение FelixMittermeier с сайта Pixabay.com

Позже часть научного сообщества предположила, что происхождение жизни, предложенное Опарином и Холдейном, могло начаться на Земле благодаря электрической «искре», которая обеспечивала энергию, необходимую для «организации» основных органических соединений из неорганических соединений (форма абиогенеза).

Эти идеи были экспериментально поддержаны двумя североамериканскими исследователями: Стэнли Миллером и Гарольдом Ури.

В ходе своих экспериментов оба ученых продемонстрировали, что из неорганических веществ и в некоторых особых атмосферных условиях электрический разряд способен образовывать органические молекулы, такие как аминокислоты и углеводы.

Эта теория предполагала, таким образом, что с течением времени могли образоваться самые сложные молекулы, которые сегодня характеризуют живые существа; вот почему это очень поддерживало теории Опарина и Холдейна о «первобытном запасе» несколькими годами ранее.

- Жизнь подо льдом

Изображение Дэвида Марка на www.pixabay.com

Другая теория, возможно, менее известная и принятая, предполагает, что жизнь возникла в глубоководных водах океана, поверхность которых предположительно была покрыта толстым и толстым слоем льда, поскольку Солнце первоначальной Земли, вероятно, не оказывало такого сильного влияния на поверхность как сейчас.

Теория предполагает, что лед мог защитить любое биологическое явление, происходящее в море, позволяя взаимодействовать различным соединениям, которые породили первые живые формы.

- Жизнь из органических полимеров

белка

После того, как в лаборатории удалось продемонстрировать, что органические соединения, такие как аминокислоты, могут образовываться из неорганических веществ при определенных условиях, ученые начали задаваться вопросом, как происходит процесс полимеризации органических соединений.

Напомним, что клетки состоят из больших и сложных типов полимеров: белков (полимеров аминокислот), углеводов (полимеров сахаров), нуклеиновых кислот (полимеров азотистых оснований) и т. Д.

Сидни Фокс

В 1950 году биохимик Сидни Фокс и его рабочая группа обнаружили, что в экспериментальных условиях, если набор аминокислот был нагрет в отсутствие воды, они могли соединиться вместе, образуя полимер, то есть белок.

Эти открытия привели Фокса к предположению, что в «примитивном бульоне», предложенном Опарином и Холдейном, могли образовываться аминокислоты, которые при контакте с горячей поверхностью, способствуя испарению воды, могли образовывать белки.

Рибонуклеиновая кислота и жизнь на глине

Химик-органик Александр Кернс-Смит позже предположил, что первые молекулы, которые сделали возможной жизнь, можно было найти на глиняных поверхностях, что не только помогло их сконцентрировать, но и способствовало их организации в определенные структуры.

Эти идеи, появившиеся в 1990-х годах, подтвердили, что глина может служить «катализатором» в образовании полимеров РНК (рибонуклеиновой кислоты), выступая, в свою очередь, как носитель катализатора.

- Гипотеза «сначала гены»

Принимая во внимание идеи «спонтанного» образования незаменимых органических полимеров, некоторые авторы представили себе возможность того, что первые формы жизни были просто самовоспроизводящимися нуклеиновыми кислотами, такими как ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) или РНК.

Поэтому было предложено, чтобы другие важные элементы, такие как, например, метаболические сети и образование мембран, были позже добавлены к «первобытной» системе.

Учитывая характеристики реактивности РНК, многие ученые поддерживают идею о том, что первые автокаталитические структуры были сформированы этой нуклеиновой кислотой (очевидно, как рибозимы), гипотезы, известные как «мир РНК».

Соответственно, РНК потенциально могла катализировать реакции, которые позволяли ей копировать, делая ее способной передавать генетическую информацию из поколения в поколение и даже развиваться.

- Гипотеза «сначала метаболизм»

С другой стороны, различные исследователи скорее поддержали идею о том, что жизнь возникла сначала в «белковоподобных» органических молекулах, установив, что первоначальные формы жизни могли состоять из «самоподдерживающихся» метаболических сетей до нуклеиновых кислот.

Гипотеза предполагает, что «метаболические сети», возможно, сформировались в районах вблизи гидротермальных источников, которые поддерживали постоянную поставку химических прекурсоров.

Таким образом, более ранние, более простые пути могли образовывать молекулы, которые действовали как катализаторы для образования более сложных молекул, и в конечном итоге метаболические сети могли образовывать другие, даже более сложные молекулы, такие как нуклеиновые кислоты и большие белки.

Наконец, эти самоподдерживающиеся системы могли быть «инкапсулированы» внутри мембран, образуя первые клеточные существа.

- Зарождение жизни по «необходимости»

Некоторые исследователи из Массачусетского технологического института (MIT, США) внесли свой вклад в формулировку теории, которая объясняет происхождение первых живых существ «необходимостью», каким-то образом «следуя законам природы», а не «Случайность» или «шанс».

Согласно этой теории возникновение жизни было неизбежным, поскольку было установлено, что материя обычно развивается в «системах», которые, управляемые внешним источником энергии и окруженные теплом, более эффективно рассеивают энергия.

Эксперименты, связанные с этой теорией, показали, что когда популяция случайных атомов подвергается воздействию источника энергии, они организуются для более эффективного рассеивания энергии, предполагая, что это «повторное моделирование» в конечном итоге положит конец формированию жизни. .

Альтернативным источником энергии вполне могло быть солнце, хотя не исключены и другие возможности.

- креационизм

Изображение Барбары Джексон на www.pixabay.com

Креационизм - это еще одна теория, поддерживаемая важной частью современного общества, в основном актом веры. Согласно этому течению мысли, Вселенная и все формы жизни, находящиеся в ней, были созданы Богом «из ничего».

Эта теория интересно противоположна современным теориям эволюции, которые стремятся объяснить происхождение разнообразия живых форм без необходимости в Боге или какой-либо другой «божественной силе» и, во многих случаях, просто «случайностью». ».

Есть два типа креационистов: библейские и «древние земли». Первые считают, что все, что сказано в главе Бытия в Библии, буквально истинно, а вторые считают, что все существующее создал творец, но не утверждают, что история Бытия является буквальной.

Однако оба типа креационистов верят, что изменения в организмах могут подразумевать изменения в виде, и они также верят в изменения «вниз», такие как, например, отрицательные мутации.

Однако они не верят, что эти изменения могли привести к эволюции «низшего» вида в «высший» или гораздо более сложный вид.

Креационизм и эволюционизм были предметом дебатов и споров с момента публикации первых эволюционных теорий, и даже сегодня обе точки зрения кажутся взаимоисключающими.

Ссылки

1. Андрулис, Э.Д. (2012). Теория происхождения, эволюции и природы жизни. Жизнь, 2 (1), 1-105.
2. Чой, К. (2016). Живая наука. Получено 26 апреля 2020 г. с сайта www.livescience.com/13363-7-theories-origin-life.html.
3. Горовиц, Н.Х., и Миллер, С.Л. (1962). Современные теории происхождения жизни. In Fortschritte der Chemie Organischer Naturs
4. TN & EL Тейлор. 1993. Биология и эволюция ископаемых растений. Прентис Холл, Нью-Джерси.
5. Такстон, CB, Брэдли, WL, и Olsen, RL (1992). Тайна происхождения жизни. na.
6. Редакторы энциклопедии Британника. (2017). Британская энциклопедия. Получено 26 апреля 2020 г. с сайта www.britannica.com/topic/creationism.