Теории происхождения мира: Семь научных теорий о происхождении жизни. И пять ненаучных версий — Naked Science

Биология Взгляды, гипотезы и теории о происхождении жизни

Материалы к уроку

• 31. Взгляды, гипотезы и теории о происхождении жизни.doc

  42.5 KBСкачать

• 31.Взгляды, гипотезы и теории о происхождении жизни.ppt

  10.27 MBСкачать

Конспект урока

Взгляды, гипотезы и теории о происхождении жизни

Вопрос о происхождении жизни в настоящее время –один из самых актуальных вопросов. Множество гипотез и теорий не способны преодолеть невероятно сложную задачу — экспериментально доказать факт появления жизни. Возможно, воспроизведение в лабораторных условиях зарождения жизни — дело будущего, но повторение его в масштабах планеты совершенно невероятно. По мнению ученых, зарождение жизни произошло 3-4 млрд лет назад. В ходе сложнейших преобразований сначала зародились простейшие формы жизни, от которых произошло около миллиона видов животных и 400 тыс. видов растений. Точное число видов на планете неизвестно даже сегодня. Интерес к проблеме происхождения жизни никогда не потеряет актуальности.   История взглядов на зарождение жизни уходит в далёкое прошлое. Первые идеи ограничивались лишь мифологическими представлениями. Люди пересказывали легенды о возникновении воодушевлённого из неодушевлённого. В то время мифологическое сознание ограничивало познание: люди считали своё происхождение само собой разумеющимися явлениями. И только в процессе развития культуры выработалось два основных взгляда на происхождение жизни: креационизм и эволюционизм.   Сторонники креационизма придерживались мысли о том, что все живое было создано Богом. Они защищали теорию о неизменности видов, а также отрицали эволюцию. До наших дней дошёл древневавилонский миф о герое-боге Мардуке, который разорвал надвое чудовище Тиамата и создал из его спины небо, а из живота — землю. На смену креационизму приходит эволюционизм, идеи которого начали формироваться в XVII-XVIII вв. Эволюционизм предполагает, что всё в мире прогрессивно развивается. Существенный вклад в развитие этого взгляда внес английский ученый Чарльз Дарвин. Почему же так сложно найти подтверждение многим теориям? Дело в том, что в ходе эволюции, которой подверглась наша Земля, на планете изменилось всё, вплоть до газового состава. Поэтому создание древней модели Земли, по крайней мере на данном этапе, невозможно. Существующие теории о происхождении жизни можно разделить на две группы: теорию биогенеза и теорию абиогенеза. К сторонникам первой теории относились Франческо Реди, Луи Пастер. Они придерживались мысли о том, что всё живое произошло от живого. Теорию абиогенеза еще называют теорией самопроизвольного зарождения жизни. Сторонники второй теории, такие как Демокрит, Аристотель, Жан Батист Ламарк утверждали, что все живое происходит от неживого. Например, Аристотель утверждал, что мухи зарождаются из гниющего мяса, крысы — из тряпья или гниющей соломы. Сейчас эти утверждения кажутся абсурдными, но в то время они никого не удивляли. В начале XVII в. теория абиогенеза стала подвергаться сомнениям. Доктор Франческо Реди в 1668 г. взял несколько банок с широким горлом и поместил в каждую из них кусок мяса. Некоторые банки он накрыл сверху плотной материей, другие оставил открытыми. Через некоторое время в открытых банках на кусках мяса появились черви, в закрытых же банках их не было. В своём труде он написал, что черви в открытых банках образовались из отложенных мухами яиц. В закрытых банках этого не произошло, так как мухи не могли сесть на мясо. Также он указал на тот факт, что мясо является не местом зарождения жизни, а пищей для растущих личинок. Но опыты Реди оказались недостаточно весомыми для того, что пошатнуть теорию о самозарождении жизни. Это происходило из-за того, что у учёных того времени было недостаточно знаний, чтобы объяснить те или иные явления. Лишь в 70-х гг. XIX в. биолог Луи Пастер нанес сокрушительный удар по теории абиогенеза. Он взял колбу, которую заполнил стерильным питательным раствором, и припаял к ней носик. Воздух мог проникать в колбу, а споры бактерий — нет. На питательной среде новая жизнь не образовывалась. Данным опытом Луи Пастер опроверг теорию абиогенеза. Опыты Патера заставили говорить весь мир о том, что жизнь может зародиться только из живого. Но это не дало ответов на вопросы, а наоборот, добавило новые. Как же возникла жизнь на планете? Так появилось еще несколько гипотез. Гипотеза панспермии говорит о то, что жизнь на Земле имеет космическое, или внеземное происхождение. Сторонниками данной теории являются Сванте Аррениус и Владимир Иванович Вернадский. Согласно теории стационарного состояния, жизнь на планете существовала всегда, только претерпевала изменения. Еще одной гипотезой является гипотеза биопоэза, или биохимической эволюции. Согласно ей, жизнь на Земле возникла вследствие химической эволюции биологических веществ в условиях молодой планеты. Эту гипотезу поддерживали Александр Иванович Опарин, Джон Бёрден Холдейн и Стэнли Миллер. Полных ответов не дает ни одна теория, потому спор на тему возникновения жизни на Земле продолжается до сих пор.

 

 

 

Остались вопросы по теме? Наши репетиторы готовы помочь!

• Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам

• Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки

• Повысим успеваемость по школьным предметам

• Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ

Выбрать репетитора

Краткий обзор и сравнительный анализ основных теорий происхождения жизни Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

PHILOSOPHICAL SCIENCES

Overview and comparative analysis of the some basic theories

of the origin of life Engels G. (Russian Federation) Краткий обзор и сравнительный анализ основных теорий происхождения жизни Энгельс Г. К. (Российская Федерация)

Энгельс Генрих Карпович /Engels Genrikh — специалист, кафедра истории философии, философский факультет, Российский экономический университет, г. Москва

Аннотация: вопрос о том, как возникла жизнь, издревле волновал многих мыслителей и философов, которые выдвигали разнообразные предположения: от ее самозарождения до божественного вмешательства. Наука не внесла ясности в вопрос, предложив различные гипотезы и теории: космическое происхождение — панспермию, миры РНК и ТНК как предшественники живых клеток, недровую теорию как подземное зарождение жизни и ее развитие снизу вверх. Последняя теория представляет особый интерес, так как является следствием концепции временных пространств.

Abstract: the question on «how life originated» troubled many thinkers and philosophers who put forward various suggestions from her spontaneous to divine intervention. Science is not made clear in the question by offering a variety of hypothesis and theories: from its cosmic origin -panspermia and RNA and TNA worlds as precursors of living cells and their molecular ensemble to underground theory as subterranean origin of life and its development from bottom to top. The latter is of special interest because it is a consequence of the concept of temporary spaces.

Ключевые слова: гипотеза, происхождение жизни, недровая теория, панспермия, мир РНК, мир ТНК, эволюция, биология, биохимия.

Keywords: hypothesis, the origin of life, underground theory, panspermia, RNA world, TNA world, evolution, biology, biochemistry, Darwin, arrow theory.

Каждая из теорий происхождения жизни имеет право на существование. Каждая из них имеет свою область применения. Например, все вещество нашей планеты и Солнечной системы образовалось из протопланетного диска, а, следовательно, имеет космическое внеземное происхождение. Теория панспермии способна объяснить те условия, в которых возникали первые аминокислоты и нуклеотиды, и то, каким образом они попали на Землю.

Гипотеза мира РНК (рибонуклеиновых кислот) объясняет, что предшествовало появлению живых клеток, возникновению взаимосвязи ДНК-РНК-белок, справедливой абсолютно для всех живых организмов. Вероятно, более сложным белкам и молекулам ДНК предшествовали растворенные в воде молекулы РНК и аминокислоты, в результате химического взаимодействия которых появился синтез простейших белков, перенос информации.

Мир ТНК (треонуклеиновых кислот) объясняет то, что могло предшествовать миру РНК. Он предполагает, что на заре химической эволюции роль РНК выполняли более простые молекулы ТНК. Молекула ТНК может быть синтезирована из простых соединений и является кандидатом на роль предшественника РНК.

Недровая теория является результатом концепции временных пространств, основа которых — асимметричное время [1]. Она служит одним из проявлений биоориентированной науки [2]. В ней в динамических пространствах с неопределенностями в результате отбора образуются жизнеподобные структуры [3]. В самом простом случае такие пространства можно считать евклидовыми [4]. В сложных их вариантах возникает группировка и взаимосвязь элементов, превращение их в

разнородные [5]. Происходит формирование дискретных частей, представленных квантами времени — хрононами [6]. В конечном итоге получается квантово -динамическая решетка на непрерывности [7]. И в результате возникают фундаментальные физические взаимодействия как основа химических, а затем и появление жизни [8].

Недровая теория соответствует концепции временных пространств и в большей мере объясняет пространственно-временное развитие жизни, она предполагает эволюцию снизу вверх. Первые организмы обитали под поверхностью воды, а по мере своего развития жизнь поднималась все выше и выше. Временные пространства применимы к исследованию науки в целом [9]. Они предполагают незамыкаемое развитие жизни, постоянное ее видоизменение [10]. Разложение живых систем и организмов по направленным составляющим [11]. В них жизнеподобие распространяется на все, будучи общим свойством материи [12].

Таким образом, в недровой теории жизнь проистекает закономерно из сил природы [13] [14] и фундаментальных взаимодействий [15] [16].

Литература

1. Гибадуллин А. А. Асимметричность времени. Виды времен // Современные инновации, 2016. № 4 (6). С. 14-15.

2. Гибадуллин А. А. Биоориентированная наука // European research, 2016. № 7 (18). С. 19-20.

3. Гибадуллин А. А. Динамическое пространство с неопределенностями // International scientific review, 2016. № 13 (23). С. 16-17.

4. Гибадуллин А. А. Евклидовоподобное временное пространство // International scientific review, 2016. № 6 (16). С. 8-9.

5. Гибадуллин А. А. Зарядовая делимость и новая стандартная модель частиц // International scientific review, 2016. № 8 (18). С. 9-10.

6. Гибадуллин А. А. Квантовая гравитация во временных пространствах // International scientific review, 2016. № 7(17). С. 10-11.

7. Гибадуллин А. А. Квантовая решетка в многовременном пространстве // European research, 2016. № 8 (19). С. 17-18.

8. Гибадуллин А. А. Материя и взаимодействие во временных пространствах // International scientific review, 2016. № 11 (21). С. 8-9.

9. Гибадуллин А. А. Науковедение и наукометрия, оценка вклада в науку по образцу // International scientific review, 2016. № 12 (22). С. 7-8.

10. Гибадуллин А. А. Незамкнутая геометрия и одномеризация пространства-времени // International scientific review, 2016. № 13 (23). С. 17-19.

11. Гибадуллин А. А. Разложение пространства по временам — идея, породившая временные пространства // European research, 2016. № 4 (15). С. 17-18.

12. Гибадуллин А. А. Унификация в науке и теория всего // International scientific review, 2016. № 5 (15). С. 66-67.

13. Энгельс Г. К. Гипотетические подтвержденные и неподтвержденные силы природы, действующие во Вселенной // International scientific review, 2016. № 16 (26). С. 39-40.

14. Энгельс Г. К. К вопросу о фундаментальных стихиях // International scientific review, 2016. № 17 (27). С. 18-19.

15. Энгельс Г. К. Метрическое расширение как взаимодействие // International scientific review, 2016. № 17 (27). С. 7-8.

16. Энгельс Г. К. Хиггсовское поле // International scientific review, 2016. № 17 (27). С. 6-7.

Теории происхождения жизни, подготовка к ЕГЭ по биологии

Теория креационизма (лат. creatio — творение)

С самого раннего момента своего появления человечество наделяло природу особыми свойствами: существовал тотемизм — поклонение какому-либо животному или растению как своему мифическому защитнику. С течением времени появились монотеистические религии, в которых утверждалось, что настоящий мир создан творцом в результате акта сверхъестественного творения.

За всю историю существования человечества сторонниками этой теории не было приведено ни одного подтверждающего доказательства. Справедливо отметить, что и опровергнуть эту теорию невозможно. Основополагающим моментом здесь являются не факты, а вера.

Теория стационарного состояния

Согласно данной теории, жизнь никто и ничто не создал(о) — жизнь, как и Вселенная, существует вечно, не имея точки начала и конца. Отдельные тела в этой системе — галактики, звезды, небесные тела и живые организмы — рождаются и умирают.

Теория панспермии (греч. pan — всё и sperma — семя)

После формирования и остывания нашей планеты на ее поверхности сложились условия благоприятные для развития жизни. Теория панспермии гласит о том, что жизнь на нашу планету была занесена извне, из космоса с падением метеороида или астероида. На Землю попали зачатки живого — споры бактерий, вирусы.

Теория самозарождения

Сторонники этой теории считали (или считают, если такие еще остались)), что жизнь способна самозарождаться из неживого. Еще Аристотель считал, что личинки, из которых появляются мухи, самозарождаются в гниющем мясе. Эти представления были довольно долго распространены и популярны.

Особое внимание обратим на витализм (лат. vitalis — жизненный) — учение о существовании нематериальной сверхъестественной жизненной силы, управляющей жизненными явлениями.

Витализм и теория самозарождения тесно взаимосвязаны.

Особенно активно эти идеи обсуждались в конце XVI века, когда апогея достигла легенда о гомункулусе. Свой рецепт «приготовления» гомункулуса Парацельс описывает так: «Возьмите сперму и заставьте ее гнить 7 суток в запечатанной тыкве, а затем в течение 40 недель в лошадином желудке, ежедневно добавляя кровь. В результате произойдет живой ребенок, как дитя, родившееся от женщины».

Кажется что-то таинственное и магическое скрыто за этими древними строками, однако это всего лишь остроумная шутка, на которую попались многие, даже из числа наших современников. Первым аргументированно попытался опровергнуть теорию самозарождения жизни Франческо Реди в 1668 году.

Опыт Франческо Реди состоял в доказательстве того факта, что в плотно закрытых банках, куда не могут попасть мухи, не развиваются и черви — их личинки. В таких банках мясо гниет, но не «производит» червей.

Ранее Уильям Гарвей, английский медик, постулировал: «Все живое происходит из яйца».

Казалось бы, теория самозарождения опровергнута — точка. Но хитрые виталисты обвинили Франческо Реди в том, что закрыв банки тканью, он предотвратил доступ в них жизненной силе, и, естественно, жизнь в них не зародилась. Так что теория самозарождения пошатнулась, не более, но выстояла этот удар.

Лишь спустя почти 200 лет — в 1862 году — Луи Пастер нанес сокрушительный удар по виталистам, окончательно развенчав теорию самозарождения. Пастер кипятил в S-образной колбе молоко, в котором находились микроорганизмы. После кипячения колбы оставляли на открытом воздухе. За счет S-образной колбы бактерии оседали на стенках, не достигали молока: процессы брожения и гниения не начинались.

Это был сокрушительный удар по виталистам! Они не могли обвинить Пастера, как Франческо Реди, в том, что жизненная сила не проникает в колбу, так как просвет S-образной колбы сообщался с внешней средой. Таким образом, Луи Пастер доказал, что зарождение микроорганизмов в гниющих бульонах не является самозарождением жизни, а возникает только при непосредственном сообщении бульона с воздухом.

В честь Луи Пастера процесс тепловой обработки пищевых продуктов называется пастеризацией. Она представляет собой нагревание жидких продуктов до 60-70 °C в течение 60 минут, в результате чего болезнетворные микроорганизмы погибают. Это позволяет сохранить продукты свежими на долгое время.

Гипотеза А.И. Опарина абиогенного происхождения жизни

Одним из первых в 1924 году научно пытался обосновать появление жизни на земле советский ученый Опарин, а через 5 лет в — 1929 году — Дж. Холдейн. Согласно теории Опарина, жизнь представляет собой закономерный этап эволюции химических соединений — молекулярных преобразований, их полимеризации, возникновение более сложных по строению веществ. Процессы возникновения жизни по Опарину делятся на 3 этапа:

• Возникновение органических веществ из неорганических. Образование первичного бульона
• Усложнение строения веществ (появление белков, нуклеиновых кислот). Формирование коацерватов — капель с большой концентрацией коллоида
• Возникновение самовоспроизводящихся организмов, появление в них матричного синтеза на основе РНК, затем и ДНК

В результате таких преобразований из первичного бульона возникли первые прокариотические клетки.

Теорию Опарина и Холдейна подверглась проверке на практике. Первые эксперименты провел С. Миллер, пытавшийся синтезировать органические вещества из неорганических. Миллер использовал колбу, в которой непрерывно циркулировали метан, аммиак, водород и угарный газ (CO) — когда-то составлявшие атмосферу Земли (кислород в ее составе отсутствовал).

По итогам эксперимента в системе появились аминокислоты, сахара, жиры и даже предшественники нуклеиновых кислот.

С точки зрения вероятности возникновение жизни весьма маловероятно, однако учитывая очень долгое время (1 млрд. лет от появления Земли) вероятность такого события значительно возрастает.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2022

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Теории происхождения человека. Креационизм и эволюционизм

Мировоззрение человека по природе своей антропоцентрично. Сколько существуют люди, столько они спрашивают себя: «Откуда мы?», «Каково наше место в мире?» Человек является центральным объектом в мифологии и религиях многих народов. Является он основным и в современной науке. У разных народов в разные времена возникали разные ответы на эти вопросы.

Существуют три глобальных подхода, три основные точки зрения на возникновение человека: религиозный, философский и научный. Религиозный подход опирается на веру и предание, обычно он не требует каких-либо дополнительных подтверждений своей правоты. Философский подход опирается на некий первоначальный набор аксиом, из которого путём умозаключений философ строит свою картину мира.

Научный подход опирается на факты, установленные в ходе наблюдений и экспериментов. Для объяснения связи этих фактов выдвигается гипотеза, которая проходит проверку новыми наблюдениями и, по возможности, экспериментами, в результате чего либо отвергается (тогда выдвигается новая гипотеза), либо подтверждается и становится теорией. В дальнейшем новые факты могут опровергнуть теорию, в этом случае выдвигается следующая гипотеза, лучше отвечающая всей совокупности наблюдений.

И религиозные, и философские, и научные взгляды со временем менялись, влияли друг на друга и причудливо переплетались. Иногда крайне сложно разобраться, к какой области культуры отнести ту или иную концепцию. Количество существующих взглядов огромно. Невозможно в кратком изложении рассмотреть хотя бы их треть. Ниже мы попробуем разобраться лишь с самыми главными из них, наиболее повлиявшими на мировоззрение людей.

Креационизм (лат. creatio – сотворение, создание) – религиозная концепция, согласно которой, человек был создан неким высшим существом – Богом или несколькими богами – в результате сверхъестественного творческого акта.

Религиозное мировоззрение является древнейшим из засвидетельствованных в письменной традиции. Племена с примитивной культурой обычно выбирали себе в предки разных животных: индейцы-делавары считали своим родоначальником орла, индейцы-осаги – улитку, айны и папуасы из бухты Морсби – собаку, древние датчане и шведы – медведя. У некоторых народов, например, малайцев и тибетцев, бытовали представления о возникновении человека от обезьяны. Напротив, южные арабы, древние мексиканцы и негры берега Лоанго считали обезьян одичавшими людьми, на которых рассердились боги. Конкретные способы создания человека, согласно разным религиям, очень разнообразны. Согласно одним религиям, люди появились сами по себе, согласно другим, их создали боги – из глины, из дыхания, из тростника, из собственного тела и мыслью единою.

В мире существует огромное множество религий, но в целом креационизм можно разделить на ортодоксальный (или антиэволюционный) и эволюционный. Теологи-антиэволюционисты считают единственной верной точку зрения, изложенную в предании, в христианстве – в Библии. Ортодоксальный креационизм не требует иных доказательств, опирается на веру, а научные данные игнорирует. Согласно Библии, человек, как и другие живые организмы, был создан Богом в результате одномоментного творческого акта и в дальнейшем не изменялся. Сторонники этой версии либо игнорируют доказательства длительной биологической эволюции, либо считают их результатами других, более ранних и, возможно, неудачных творений (хотя могут ли быть неудачи у Творца?). Некоторые теологи признают существование в прошлом людей, отличных от живущих сейчас, но отрицают какую-либо преемственность их с современным населением.

Теологи-эволюционисты признают возможность биологической эволюции. Согласно им, виды животных могут превращаться один в другой, однако направляющей силой при этом является воля Бога. Человек также мог возникнуть от более низко организованных существ, однако его дух оставался неизменным с момента первоначального творения, а сами изменения происходили под контролем и по желанию Творца. Западный католицизм официально стоит на позициях эволюционного креационизма. Энциклика 1950 года папы Пия XII «Humani generis» допускает, что Бог мог создать не готового человека, а обезьяноподобное существо, вложив, однако, в него бессмертную душу. После это положение подтверждалось другими папами, например, Иоанном Павлом II в 1996 году, который в послании Папской академии наук писал, что «новые открытия убеждают нас в том, что эволюцию следует признать более чем гипотезой». Забавно, что для миллионов верующих мнение папы римского в этом вопросе значит несравнимо больше, чем мнение тысяч учёных, посвятивших науке всю жизнь и опирающихся на изыскания других тысяч учёных. В православии единой официальной точки зрения на вопросы эволюционного развития нет. На практике это приводит к тому, что разные православные священники интерпретируют моменты возникновения человека совершенно различно, от сугубо ортодоксального варианта до похожего на католический эволюционно-креационистского.

Рекомендуем материал: 13 мифов об эволюции человека

Современные креационисты проводят многочисленные исследования с целью доказать отсутствие преемственности древних людей с современными или же – существование полностью современных людей в глубокой древности. Для этого они используют те же материалы, что и антропологи, однако смотрят на них под другим углом зрения. Как показывает практика, креационисты в своих построениях опираются на палеоантропологические находки с неясными датировками или условиями нахождения, игнорируя большую часть остальных материалов. Кроме того, нередко креационисты оперируют некорректными с точки зрения науки методами. Их критика обрушивается на те области науки, что ещё недостаточно полно освещены – так называемые «белые пятна науки» – или незнакомы самим креационистам; обычно такие рассуждения производят впечатление на людей, недостаточно знакомых с биологией и антропологией. Большей частью креационисты занимаются именно критикой, однако на критике своей концепции не построишь, а своих собственных независимых материалов и доводов у них нет. Впрочем, надо признать, что учёным от креационистов есть некоторая польза: последние служат хорошим индикатором понятности, доступности и популярности результатов научных исследований широкой публике, дополнительным стимулом к новым работам.

Стоит заметить, что число креационистских течений, как и философских, и научных, весьма велико. В России же они почти не представлены, хотя значительное число учёных-естествоиспытателей склоняется к подобному мировоззрению.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ • Большая российская энциклопедия

Авторы: А.  В. Лопатин, А. Ю. Розанов

ПРОИСХОЖДЕ́НИЕ ЖИ́ЗНИ, на­уч­ная про­бле­ма, свя­зан­ная с объ­яс­не­ни­ем воз­мож­но­сти воз­ник­но­ве­ния жи­вой при­ро­ды, рас­смат­ри­ваю­щая во­про­сы мес­та, вре­ме­ни и об­стоя­тельств это­го про­цес­са. Осн. совр. тео­рии (ги­по­те­зы) П. ж. на Зем­ле: тео­рия био­хи­мич. эво­лю­ции (абио­ге­не­за) и тео­рия пан­спер­мии (пе­ре­нос жиз­ни кос­мич. те­ла­ми или ра­зум­ны­ми су­ще­ст­ва­ми). По­след­няя не ре­ша­ет про­бле­мы П. ж., но уве­ли­чи­ва­ет чис­ло по­тен­ци­аль­ных мест воз­ник­но­ве­ния и раз­но­об­ра­зие воз­мож­ных ус­ло­вий за­ро­ж­де­ния жиз­ни.

П. ж. вклю­ча­ет по­сле­до­ват. эта­пы – от син­те­за про­стых ор­га­нич. ве­ществ и об­ра­зо­ва­ния слож­ных ор­га­нич. со­еди­не­ний до воз­ник­но­ве­ния пред­био­ло­гич. сис­тем и по­яв­ле­ния пер­вых жи­вых су­ществ. Ны­не раз­ра­бо­та­ны об­щие пред­став­ле­ния о пред­био­ло­гич. эво­лю­ции, не­ко­то­рые ста­дии ко­то­рой под­твер­жде­ны экс­пе­ри­мен­таль­но.

В тео­рии био­хи­мич. эво­лю­ции вы­де­ля­ют­ся две гл. ги­по­те­зы: го­ло­био­за и ге­но­био­за. Го­ло­би­оз под­ра­зу­ме­ва­ет пер­вич­ность струк­тур, на­де­лён­ных спо­соб­но­стью к эле­мен­тар­но­му об­ме­ну ве­ществ (при уча­стии фер­мен­тов), и вто­рич­ность ге­не­тич. сис­те­мы. Эта ги­по­те­за из­вест­на как бел­ко­во-коа­цер­ват­ная тео­рия А. И. Опа­ри­на (1924) и англ. био­ло­га Дж. Б. С. Хол­дей­на (1929). В ней по­сту­ли­ру­ет­ся об­ра­зо­ва­ние уг­ле­во­дов и воз­ник­но­ве­ние бел­ков в пер­вич­ном океа­не, по­яв­ле­ние коа­цер­ва­тов – мак­ро­мо­ле­ку­ляр­ных ком­плек­сов, обо­соб­лен­ных от ок­ру­жаю­ще­го рас­тво­ра обо­лоч­ка­ми из гид­ро­фоб­ных ве­ществ и снаб­жён­ных ка­та­ли­за­то­ра­ми, обес­пе­чи­ваю­щи­ми спо­соб­ность к об­ме­ну ве­ществ, рос­ту (за счёт по­ли­ме­ри­за­ции мо­но­ме­ров, по­сту­паю­щих из внеш­ней сре­ды) и раз­мно­же­нию (пу­тём про­сто­го де­ле­ния). Воз­мож­ность хи­мич. эво­лю­ции слож­ных ор­га­нич. со­еди­не­ний до­ка­за­ли экс­пе­ри­мен­таль­но амер. учё­ные Г.  Юри и С. Мил­лер (1953) и др. Сла­бое ме­сто ги­по­те­зы – от­сут­ст­вие ме­ха­низ­ма на­сле­до­ва­ния и вос­про­из­ве­де­ния бел­ко­вых струк­тур и объ­яс­не­ния асим­мет­рии (хи­раль­но­сти) мо­ле­кул ами­но­кис­лот и мо­но­са­ха­ри­дов. С кон. 1960-х гг. на ос­но­ве от­кры­тий в об­лас­ти мо­ле­ку­ляр­ной био­ло­гии фор­ми­ру­ет­ся ги­по­те­за о пер­вич­но­сти сис­те­мы со свой­ст­ва­ми ге­не­тич. ко­да – ге­но­би­оз. Это на­прав­ле­ние раз­ра­ба­ты­ва­ет­ся ис­хо­дя из идеи древ­не­го «Ми­ра РНК», вы­ска­зан­ной амер. мик­ро­био­ло­гом К. Вё­зе (1968) и раз­ви­той англ. хи­ми­ком Л. Ор­ге­лом, А. С. Спи­ри­ным и др. Ги­по­те­тич. до­клеточ­ной без­бел­ко­вой фор­мой жиз­ни счи­та­ют­ся вре­мен­ные ко­ло­нии (на­но­ко­ло­нии) са­мо­вос­про­из­во­дя­щих­ся ан­самб­лей мо­ле­кул РНК с функ­ция­ми хра­нения ге­не­тич. ин­фор­ма­ции и ка­та­ли­за хи­мич. ре­ак­ций (ри­бо­зи­мы). Пред­по­ла­га­ет­ся, что пу­тём от­бо­ра на эф­фек­тив­ность ка­та­ли­за­то­ров из на­но­ко­ло­ний воз­ник­ла совр. ДНК-РНК-бел­ко­вая жизнь. В ги­по­те­зе ге­но­ге­не­за шотл. хи­ми­ка А. Г. Кернс-Сми­та (1971) при­зна­ёт­ся пер­вич­ность ге­на пе­ред бел­ко­вой сис­те­мой, а мат­ри­цей для фор­ми­ро­ва­ния струк­ту­ры и свойств мо­ле­кул РНК и ДНК пред­по­ло­жи­тель­но счи­та­ет­ся ре­шёт­ка гли­ни­стых ми­не­ра­лов.

Ги­по­те­за ги­пер­цик­лов М. Эй­ге­на и австр. хи­ми­ка П. Шус­те­ра (1973) опи­сы­ва­ет спо­соб объ­е­ди­не­ния са­мо­вос­про­из­во­дя­щих­ся мак­ро­мо­ле­кул и про­ис­хо­ж­де­ние сис­те­мы «нук­леи­но­вая ки­сло­та – бе­лок» на ос­но­ве вза­им­но­го ка­та­ли­за. Сход­ная ги­по­те­за про­ге­нов рос. ви­ру­со­ло­га А. Д. Альт­штей­на (1987) пре­ду­смат­ри­ва­ет од­но­вре­мен­ное по­яв­ле­ние ге­нов и бел­ков; в ней пер­вое жи­вое су­ще­ст­во (про­то­ви­ро­ид) рас­смат­ри­ва­ет­ся как са­мо­ре­п­ли­ци­рую­щая­ся сис­те­ма из де­зок­си­ри­бо­по­ли­нук­ле­о­ти­да и ко­ди­руе­мо­го им фер­мен­та, воз­ни­каю­щая из ги­по­те­тич. про­ге­нов, об­ра­зо­ван­ных ди­нук­ле­о­ти­дом и ами­ноа­цил­нук­ле­о­ти­дом и спо­соб­ных обес­пе­чить син­хрон­ный син­тез по­ли­нук­лео­тид­ной и по­ли­пеп­тид­ной це­пей.

В га­зо­вой фа­зе в меж­звёзд­ном, око­ло­звёзд­ном и ко­мет­ном ве­ще­ст­ве об­на­ру­же­но бо­лее 120 ор­га­нич. со­еди­не­ний. Хи­мич. эво­лю­ция ор­га­нич. ве­ществ шла в ре­жи­ме ав­то­ка­та­ли­за при внеш­нем вы­со­ко­энер­ге­тич. воз­дей­ст­вии, напр. УФ-из­лу­че­ния. На этой ос­но­ве В. Н. Пар­мо­ном (2002) и др. раз­ра­ба­ты­ва­ет­ся ги­по­те­за ас­т­ро­ка­та­ли­за – П. ж. как про­цес­са са­мо­ор­га­ни­за­ции ве­ще­ст­ва на про­то­пла­нет­ной ста­дии, со­глас­но ко­то­рой абио­ген­ный син­тез в ус­ло­ви­ях про­то­пла­нет­ных дис­ков при­вёл к по­яв­ле­нию вы­со­ко­мо­ле­ку­ляр­ных ор­га­нич. со­еди­не­ний, вклю­чая нук­лео­ти­ды, уг­ле­во­ды, ли­пи­ды, бел­ки, а на фор­ми­рую­щих­ся за­ро­ды­шах пла­нет про­изо­шёл пе­ре­ход к древ­не­му «Ми­ру РНК».

По совр. дан­ным (рос. пла­не­то­лог Л. М. Му­хин, 2009), по­верх­ность Зем­ли 4–4,6 млрд. лет на­зад мог­ла быть в осн. от­но­си­тель­но хо­лод­ной, с отд. го­ря­чи­ми об­лас­тя­ми, обу­слов­лен­ны­ми им­пакт­ны­ми со­бы­тия­ми. Та­кая силь­но ге­те­ро­ген­ная по темп-ре сис­те­ма и мог­ла обес­пе­чить воз­мож­ность про­цес­сов пер­вич­ных син­те­зов ор­га­нич. со­еди­не­ний.

Для древ­не­го «Ми­ра РНК» не­об­хо­ди­мость обо­соб­ле­ния на­но­ко­ло­ний от ок­ру­жаю­ще­го рас­тво­ра пред­по­ла­га­ет их фор­ми­ро­ва­ние на влаж­ных твёр­дых суб­стра­тах. Сре­дой для об­ра­зо­ва­ния и рос­та мо­ле­ку­ляр­ных на­но­ко­ло­ний мог слу­жить гид­ро­филь­ный гли­ни­стый ми­не­рал монт­мо­рил­ло­нит, от­ли­чаю­щий­ся боль­шой сорб­ци­он­ной и ио­но­об­мен­ной ём­ко­стью, со­дер­жа­щий не­об­хо­ди­мо­го раз­ме­ра по­ры и об­ла­даю­щий спо­соб­но­стью кон­цен­три­ро­вать на се­бе суб­стра­ты для син­те­за РНК. Этот ми­не­рал по­все­ме­ст­но рас­про­стра­нён на Зем­ле и об­на­ру­жен в со­ста­ве ме­тео­ри­тов, а так­же на Мар­се. В от­сут­ст­вие кле­точ­ной мем­бра­ны та­кая сре­да да­ва­ла воз­мож­ность со­вме­ст­но­го на­сле­до­ва­ния раз­ных ви­дов РНК, со­став­ляю­щих сме­шан­ную мо­ле­ку­ляр­ную ко­ло­нию, ко­то­рая мог­ла раз­мно­жать­ся при вы­вет­ри­ва­нии ми­не­ра­ла.

Су­ще­ст­во­ва­ние древ­не­го «Ми­ра РНК» тре­бо­ва­ло темп-ры по­верх­но­сти ок. 30 °C, на­ли­чия жид­кой во­ды и гид­ро­си­ли­ка­тов ти­па мон­тмо­рил­ло­ни­та. По-ви­ди­мо­му, на ран­ней Зем­ле та­кие ус­ло­вия име­лись в до­воль­но уз­ком вре­менно́м ин­тер­ва­ле про­дол­жи­тель­но­стью ок. 100 млн. лет – ме­ж­ду окон­ча­ни­ем по­след­ней тя­жё­лой ме­тео­рит­ной бом­бар­ди­ров­ки ок. 4–3,9 млрд. лет на­зад (эли­ми­ни­ро­вав­шей всю во­ду на по­верх­но­сти) и по­яв­ле­ни­ем кле­точ­ной жиз­ни, сле­ды ко­то­рой фик­си­ру­ют­ся в ис­ко­пае­мой ле­то­пи­си на уров­не 3,85 млрд. лет на­зад. Эти об­стоя­тель­ст­ва по­зво­ля­ют пред­по­ла­гать вне­зем­ное су­ще­ст­во­ва­ние древ­не­го «Ми­ра РНК» и по­яв­ле­ние жиз­ни на Зем­ле уже в кле­точ­ной или пред­кле­точ­ной фор­ме. Ус­ло­вия су­ще­ст­во­ва­ния древ­не­го «Ми­ра РНК» мог­ли быть реа­ли­зо­ва­ны в ро­ди­тель­ских те­лах уг­ли­стых хон­д­ри­тов, а так­же в пла­не­те­зи­ма­лях во внеш­ней час­ти Сол­неч­ной сис­те­мы, в об­лас­ти об­ра­зо­ва­ния пла­нет-ги­ган­тов.

Ги­по­те­тич. ста­биль­ные фор­мы на­но­ко­ло­ний мно­го­функ­цио­наль­ных РНК (ри­бо­ци­ты, или про­ток­лет­ки) мог­ли син­те­зи­ро­вать или ад­сор­би­ро­вать гид­ро­фоб­ные ве­ще­ст­ва для фор­ми­ро­ва­ния при­ми­тив­ной обо­лоч­ки. Рос. био­лог Е. В. Ку­нин с со­ав­то­ра­ми (2006), вы­дви­нув­шие идею древ­не­го «Ми­ра ви­ру­сов», пред­по­ла­га­ют, что на ста­дии ри­бо­ци­тов с РНК-ге­но­мом в них воз­ник­ли РНК-ви­ру­сы. На их ос­но­ве поя­ви­лись ДНК-ви­ру­сы, на­чав­шие син­те­зи­ро­вать ДНК на мат­ри­це РНК. В ре­зуль­та­те за­ра­же­ния про­то­кле­ток ДНК-ви­ру­са­ми воз­ник­ли клет­ки с ДНК-ге­но­мом и мем­бра­ной (про­ка­рио­ты). Со­глас­но пред­став­ле­ни­ям, раз­ви­вае­мым Ю. В. На­то­чи­ным (2005), пер­вые клет­ки воз­ник­ли в мел­ко­вод­ных во­до­ёмах, где до­ми­ни­ро­ва­ли со­ли ка­лия и маг­ния. В по­сле­дую­щем про­изош­ла адап­та­ция этих кле­ток к внеш­ней вод­ной сре­де, в ко­то­рой пре­об­ла­да­ли со­ли на­трия. Этот этап эво­лю­ции по­тре­бо­вал об­ра­зо­ва­ния плаз­ма­тич. мем­бра­ны, спо­соб­ной обес­пе­чить ион­ную асим­мет­рию ци­то­плаз­мы кле­ток по от­но­ше­нию к внеш­ней сре­де.

Ги­по­те­за вне­зем­но­го П. ж. под­дер­жи­ва­ет­ся на­ход­ка­ми ос­тат­ков мик­ро­ор­га­низ­мов в ме­тео­ри­тах (уг­ли­стые хон­д­ри­ты воз­рас­том ок. 4,5 млрд. лет). В рам­ках тео­рии пан­спер­мии рас­смат­ри­ва­ет­ся идея о воз­мож­но­сти пе­ре­но­са слож­ных ор­га­нич. со­еди­не­ний (амер. учё­ный Дж. Оро, 1961) или жи­вых ор­га­низ­мов в со­стоя­нии ана­био­за (напр., эн­дос­пор бак­те­рий) в ле­дя­ных яд­рах ко­мет.

Со­глас­но идее Г. А. За­вар­зи­на (2001), жизнь на Зем­ле поя­ви­лась сра­зу в ви­де пер­вич­ной эко­си­сте­мы, вклю­чаю­щей про­ду­цен­тов-ав­то­тро­фов, ис­поль­зо­вав­ших мо­ле­ку­ляр­ный во­до­род в ка­че­ст­ве ис­точ­ни­ка энер­гии. По­яв­ле­нию жиз­ни пред­ше­ст­во­ва­ло фор­ми­ро­ва­ние на Зем­ле ок. 4 млрд. лет на­зад (А. Ю. Ро­за­нов, 2003) фи­зи­ко-хи­мич. ус­ло­вий, при­год­ных для её су­ще­ст­во­ва­ния.

О зарождении жизни на Земле, внеземном разуме и лженауке

О самозарождении мышей из ила, любви к котикам и нелюбви к обезьянкам, азотной жизни в ядрах газовых гигантов, властолюбивых РНК, «завихрениях в голове» и нашем космическом (в прямом и переносном смысле) везении — в интервью «Газеты. Ru» с Михаилом Никитиным, дебютная книга которого «Происхождение жизни: от туманности до клетки», вышедшая недавно в издательской серии Primus фонда «Эволюция», вошла в лонг-лист премии «Просветитель» 2016 года.

— Расскажите об истории идей происхождения жизни. Как они развивались со временем?

— В древности были два основных варианта. Первый — что тот или иной бог эту жизнь однажды сотворил и с тех пор живые организмы размножаются и производят себе подобных. Второй — идеи, связанные с философией и наблюдением, характерные для древних греков. Например, что жизнь возникает постоянно на наших глазах (Аристотель писал про самозарождение мышей из речного ила при разливах Нила в Египте). Другие философы утверждали, что вопрос о происхождении жизни ставить нельзя, ведь жизнь, Земля и Солнце существуют вечно и начала у них никогда не было.

Как зубы помогали выжить

Разница в строении зубов, а также — как следствие — разная скорость их изнашивания и замены. ..

18 июля 14:35

Так было примерно до Нового времени, когда первые ученые стали экспериментировать с самозарождением мух в гниющем мясе, мышей в грязной одежде с зерном и показали, что в наше время самозарождения жизни не происходит — если кувшин накрыть марлей, мухи туда попасть не могут, и никакие червячки в мясе не заводятся.

К XIX веку первыми научными экспериментами, как ни парадоксально, укрепилась идея религиозная, что жизнь сотворена Богом, и это было сделано один раз.

Окончательно это закрепил Луи Пастер, показавший, что даже микробы не зарождаются сами в запаянной колбе с прокипяченным бульоном.

— А что было потом?

— Ученым это не понравилось, и они стали искать пути, как бы в этом месте обойтись без бога. Здесь надо отметить достижения уже в начале XX века российского академика Опарина и англичанина Холдейна, которые независимо друг от друга догадались, что самозарождению жизни сейчас мешает кислородная атмосфера. Все живые молекулы в кислородных условиях неустойчивы, и рано или поздно они превратятся в углекислый газ и воду. Но кислородная атмосфера была не всегда. Кислород — продукт жизни (конкретно — растений и цианобактерий). До появления жизни, скорее всего, в атмосфере Земли кислорода не было. На безжизненных планетах — Венере, Марсе — мы тоже не видим кислорода в атмосфере, там преобладает углекислый газ и азот. С именами Опарина и Холдейна была связана важная идея, что на древней Земле в бескислородной атмосфере могли самопроизвольно получаться органические вещества, необходимые для клеток, и они не разрушались, пока из них как-то случайно не сложились первые живые организмы. Эти гипотезы опубликовали примерно 90 лет назад, в 20-е годы XX века, но почему-то экспериментально проверять это сразу не стали. Только в 50-е годы был проведен знаменитый опыт Миллера – Юри. Они взяли смесь газов, напоминающую древнюю атмосферу Земли (метан, аммиак, водород, сероводород, синильная кислота), запаяли в герметичную стеклянную установку и несколько дней пропускали там электрические разряды, имитируя грозы. Затем они проверяли, что получилось: получались некоторые аминокислоты, некоторые простые сахара, азотистые основания, входящие в состав ДНК, — это подтвердило идеи Опарина и Холдейна.

— И что же дальше?

— Дальше было открытие структуры ДНК Уотсоном и Криком, и за следующие 10–15 лет ученые узнали об устройстве живой клетки больше, чем за всю предыдущую историю развития биологии. Стало понятно, что самая простенькая клетка — очень сложная штука, и возникнуть полностью случайно она, наверное, может, но для этого всего возраста Вселенной не хватит, потому что вероятность слишком маленькая. Если взять клетку средней свободно живущей бактерии, то у нее в геноме несколько мегабайт информации, кодирующей несколько тысяч видов белков. Из этих белков строятся «наномашины», состоящие из нескольких десятков разных белковых молекул — например, рибосома, которая собирает новые белки, «наномашина» для копирования ДНК — репликативная вилка. Еще у клетки есть мембрана, которая отделяет ее от внешней среды, и, чтобы из внешней среды получать нужные вещества, в мембране есть транспортные белки, которые работают как система насосов. Из этой системы никаких компонентов выкинуть нельзя, чтобы она не потеряла жизнеспособность. Даже самая простая самостоятельная клетка очень сложна. Вирусы проще, но они не могут жить вне клеток, на которых они паразитируют.

Новые открытия создали проблемы для понимания происхождения жизни: клетка оказалась сложнее, чем считалось во времена Опарина.

И известная цитата астронома Фреда Хойла, что вероятность случайного получения живой клетки примерно равна вероятности самосборки Боинга-747 от торнадо на мусорной свалке, математически верна.

Биологам на тот момент было понятно, что способ возникновения сложных систем, который не требует большого времени и везения — эволюция по Дарвину, путем случайных мутаций и естественного отбора. Эволюция привела жизнь от бактериальных клеток к животным, растениям и человеку разумному. Возник соблазн попробовать продолжить эту тенденцию в прошлое: возможно, клетки тоже развились путем дарвиновской эволюции из чего-то более простого. Чтобы дарвиновская эволюция шла, ее объекты должны уметь создавать собственные копии. Клетки делятся, многоклеточные размножаются. Надо было найти что-то более простое, чем клетка, и более самостоятельное, чем вирус. И в конце 70-х годов несколькими учеными была опубликована одновременно и независимо идея мира РНК.

— Расскажите, пожалуйста, о концепции РНК-мира.

Человек кошке не хозяин

Почему кошки не воспринимают человека как хозяина, помогали ли собаки охотиться на мамонта и откуда у…

26 июля 12:50

— В живой клетке есть три самых важных типа молекул, без которых она не работает. Это полимерные молекулы, они похожи на нитки бус из отдельных звеньев: белки, состоящие из аминокислот, ДНК, которая состоит из азотистых оснований, и РНК — рибонуклеиновая кислота, которая похожа на ДНК, но немножко отличается от нее. ДНК сделана, чтобы хранить наследственную информацию, и делает это хорошо. ДНК очень устойчива. Белки выполняют всю «грязную работу»: ускоряют все нужные клетке химические реакции, выполняют транспортные функции, защитные, они же образуют что-то вроде скелета клетки. Белки все делают, а последовательность белков хранится в ДНК. Поначалу (до 60-х годов) считалось, что РНК — посредник между ДНК и белками. РНК образует прежде всего временные копии участков ДНК (генов), необходимые в белковом синтезе. Информация в ДНК переписывается на РНК, которая потом используется в построении белков.

Позже были найдены вирусы, у которых наследственная информация хранится в РНК (то есть РНК у них заменяет ДНК), а потом были открыты такие замечательные штуки, как рибозимы, которые могут заменять белки, вызывая ускорение химических реакций, то есть работать ферментами. Возникла идея, что в древние времена был вариант жизни, использующий лишь один тип полимерных молекул из трех современных. Эта идея развивалась, искали способы получать искусственные рибозимы разной ферментативной активности. Их наоткрывали сотни, и это считалось подтверждением реальности мира РНК. Было открыто, что рибосома — машинка, собирающая белки, — в своем активном центре содержит рибозим. То есть сборка белков происходит полностью под контролем РНК, которая не уступила белкам все функции, а кое за чем главным по-прежнему следит в клетках единолично.

— А мог бы и дальше существовать мир без ДНК, основанный только на РНК?

— Скорее всего, мог бы, но недолго. Жизнь, не использующая белки, использующая РНК, могла жить только в определенных необычных местообитаниях, например, как я этого в книге касаюсь, в горячих источниках около вулканов. Она не могла заселять моря и океаны, была ограничена в расселении по планете, и любое резкое изменение условий ее могло бы погубить. Жизнь в РНК-мире была довольно уязвима, и нам очень повезло, что она довольно быстро прошла все необходимые шаги: завела белки, завела ДНК, оделась клеточными оболочками и могла уже существовать в самых разных условиях.

Сейчас идея мира РНК считается не предположением, а хорошо подтвержденной теорией.

Кишечник рассказал об эволюции человека

Новое исследование, в процессе которого были изучены сообщества микробов — микробиомы — в…

22 июля 16:53

В книге я несколько глав посвящаю ее современному развитию (в 2000-е годы ее довольно сильно дополнили).

— Также в книге вы рассказываете об уравнении Дрейка, которое рассчитывает вероятность контакта с внеземной разумной жизнью. Это уравнение было создано еще в 60-х. Как изменилось его понимание теперь, с открытием экзопланет и другими достижениями астрономии?

— Дрейк считал (и его оценка была взята полностью с потолка), что примерно половина звезд в нашей Галактике имеет планеты, и в каждой планетной системе есть одна планета, пригодная для жизни. Первая оценка сейчас полностью подтверждена, а вот со второй частью гораздо хуже. Подавляющее большинство экзопланет, которые астрономы понаоткрывали за последние 15 лет, находятся очень близко к своим звездам. Они очень горячие — еще горячее, чем Венера и Меркурий в нашей Солнечной системе, поэтому для жизни непригодны. С поиском пригодных для жизни планет есть куча технических сложностей. Они должны быть не слишком горячие и не слишком холодные, не слишком маленькие, чтобы они могли удержать воду и атмосферу, но и не слишком большие, чтобы превращаться в газовые гиганты типа Урана, Нептуна, Юпитера или Сатурна. Планеты, которые близки к звезде и горячи, искать намного проще. Если же планета далекая от звезды и холодная, открыть ее легче, когда она массивная, сильно тяжелее Земли. С современными приборами технически очень трудно найти планеты, похожие на нашу, даже если они есть. С расстояния в 100 световых лет в Солнечной системе мы смогли бы обнаружить только Венеру и Землю.

Следующее поколение телескопов должно это исправить.

— Вы говорите о планетах, где могли бы существовать углеродные формы жизни. А что если подумать о вариантах, где вместо углерода находятся другие атомы, например кремний? Какие условия для таких форм подходят? Возможно ли существование таких форм жизни на уже известных нам планетах — может быть, не в Солнечной системе, а на экзопланетах?

— Жизнь, не основанная на углероде, мне кажется нереальной. Мне кажется более вероятной жизнь, которая не будет использовать воду, но вот от углерода уйти практически некуда. Все химические элементы, которые использует наша жизнь, не случайны. Они в ходят в первую десятку самых распространенных элементов во Вселенной: водород, гелий, углерод, кислород, азот, неон, магний, кремний, сера и железо. Из этой десятки наша жизнь использует семь, кроме инертных газов (гелий, неон) и кремния, который и в условиях Земли, и в условиях метеоритов, и в условиях известных планет Солнечной системы образует устойчивые связи с кислородом: кремензем и силикаты.

Подавляющее большинство драгоценных и полудрагоценных камней — соединения кремния с кислородом. Они очень устойчивы, а для жизни нужны вещества, которые входили бы в обмен веществ. У кремния таких соединений в присутствии кислорода и воды не бывает. И в метеоритах, и в космической пыли, которую астрономы наблюдают в далеких туманностях, кремний содержится в виде тех же устойчивых соединений, как и на Земле: силикаты, кварц, иногда карбид кремния (но он еще более устойчивый). А углерод может образовывать и устойчивые соединения, и с достаточной реакционной способностью (как, например, сахара).

Поэтому кремний в качестве химической основы жизни подходит очень плохо.

«Атлантида» оказалась остатками микробов

Колонны и диски, обнаруженные ныряльщиками на дне близ греческого побережья, заставили подумать о новой…

05 июня 12:23

По химии в качестве альтернативы углерода мог бы подойти бор, соседний элемент по Периодической таблице, но бор подводит ядерная физика: его ядро недостаточно устойчиво, поэтому его во Вселенной в миллионы раз меньше, чем углерода. Бора просто нет столько.

Еще углерод в принципе можно заменить азотом, но для этого нужны сверхвысокие давления — в сотни тысяч атмосфер. При этих давлениях азот образует сложные разветвленные молекулы подобно углероду в наших условиях, но такие условиях бывают только в недрах каких-нибудь планет-гигантов.

— То есть теоретически там возможно возникновение подобных форм жизни?

— Теоретически, но проблема в том, что углерод там тоже есть — в виде метана. Скорее всего, углерод этой жизнью тоже будет на каких-то правах использоваться. Таких мест во Вселенной, где бы углерода не было, а другие элементы, подходящие для создания жизни, были — их просто нет. Поэтому жизнь совсем без углерода я представить себе не могу. Наша углеродная жизнь использует в очень важных местах азот. Без азота невозможны ни белки, ни ДНК, но все-таки углерода по массе больше. В недрах газовых гигантов можно представить себе жизнь, где будет главным элементом азот, но, скорее всего, на вторых ролях углерод там все равно будет. И критичное отличие от Земли там не температура, а давление, которое должно быть очень высоким — таким, какое в лаборатории мы можем получить на специальном прессе с алмазным столиком в очень-очень маленьком объеме.

— Расскажите, пожалуйста, как вы относитесь к парадоксу Ферми? Как вы объясняете то, что мы не можем «засечь» другие формы жизни, если за время существования Вселенной они могли возникнуть?

— Как я писал в своей книге, мне кажется, что не все стадии возникновения разумных существ были закономерными и неизбежными. В биологической эволюции есть труднообъяснимая стадия, когда произошел переход от прокариотических клеток к клеткам с ядром, как животные и растения.

— То есть этого перехода могло не произойти и жизнь бы не развивалась по тому направлению?

— По тем деталям этого перехода, которые мы можем установить, это выглядит как довольно-таки случайный и маловероятный процесс, в котором много раз нашим предкам просто повезло. Я допускаю, что во Вселенной есть миллионы планет, населенных чем-то вроде наших бактерий, но клетки с ядром там не появились, поэтому многоклеточных животных и растений не возникло тоже. Это первая причина.

Вторая причина, почему мы можем быть единственным разумным видом во Вселенной (или, по крайней мере, в нашей Галактике точно) — часть этапов развития жизни требует очень большого времени, которое зависит от внешних по отношению к этой жизни факторов (строения и состояния планеты).

Для появления клеток с ядром нужно было, чтобы сначала в окружении возник кислород.

Чтобы появился фотосинтез с выделением кислорода и кислородная атмосфера, микробам понадобилось полтора миллиарда лет, когда они довольствовались примитивными вариантами фотосинтеза, в которых нет выделения кислорода, но затрачиваются относительно дефицитные вещества вроде сероводорода или солей железа. И только когда все соединения серы и железа из древнего океана потратили и осадили в виде будущих железных руд, им за недостатком ресурсов пришлось переходить на более сложный, кислородный вариант фотосинтеза. Нашим предкам снова очень повезло: если бы наша планета была больше или более богата железом, у них бы это заняло не 1,5 миллиарда лет, а 3 или 4, и к моменту появления животных светимость Солнца возросла бы, потому что Солнце стало бы старым, и было бы глобальное потепление, глобальная засуха и превращение Земли в подобие Венеры, и разумная жизнь просто не успела бы возникнуть.

— А в чем, на ваш взгляд, эволюционный смысл возникновения сознания и разума?

Первая рыба с человеческим лицом

Предок многих живущих на земле существ, обладающих челюстным аппаратом, когда-то плавал в море на территории. ..

19 октября 18:23

— Биологи считают, что разум — это побочный продукт способности к обману сородичей и распознавания обмана с их стороны — то, чем занимаются обезьяны очень активно. Это называется теорией макиавеллевского интеллекта. У физиков есть своя идея, что человек или любое другое разумное существо — инструмент Вселенной для познания самой себя. У них еще такая шутка на эту тему была: раз в 15 миллиардов лет физики собираются вместе и строят большой адронный коллайдер. Так что ответ зависит от плоскости, в которой вопрос рассматривать.

— Вы пишете, что занимаетесь преподаванием в Летней экологической школе. Возможно, вам удавалось сталкиваться с лженаучными взглядами у детей, переубеждать их. Кому больше свойственны заблуждения, детям или взрослым?

— У взрослых я видел лженаучные взгляды в разы чаще, чем у детей. Взрослые окончили школу давно и программу, по большей части, забыли. Всякие заблуждения, связанные с гомеопатией или памятью воды, явно растут из того, что люди забыли школьную химию. Если привлекать возрастную психологию, известно, что людям пожилого возраста менее интересно, как устроен мир на самом деле, и более интересно, как «должно быть». И они более склонны свое желаемое выдавать за действительное. К тому же они учились в другие времена. Есть мнение, что советское образование было лучшим в мире.

В чем-то оно действительно таким было, если СССР при гораздо меньших ресурсах, чем США, первым запустил человека в космос.

Но при этом в конце перестройки, году в 1989-м, вся страна прилипла к телевизорам с Кашпировским и Аланом Чумаком, которые «заряжали воду» и делали другие странные вещи. Видимо, заложенная, в том числе советской школой, привычка подчиняться авторитетам сыграла очень плохую шутку, когда эти авторитеты резко поменялись. Та же привычка, как мне кажется, повела людей в МММ и другие финансовые пирамиды.

— Не может ли быть связано с привычкой следовать за авторитетами и то, что эволюция до сих пор подвергается сомнению в некоторых кругах?

— Все лжеученые пытаются внешние атрибуты авторитета себе обеспечить и доверие получают за счет этого. Но по поводу теории эволюции я не стал бы так беспокоиться: от неверия в нее еще никто не умер. А вот всякие лженаучные заблуждения медицинского толка гораздо хуже.

Антипрививочники, отрицание СПИДа, память воды, шарлатанские методы лечения рака — это приводит людей к гибели здесь и сейчас, причем в случае с антипрививочниками, как ни прискорбно, страдают не сами заблуждающиеся, а их дети.

— Это действительно грустно.

Ваша книга и курсы лекций охватывают широкую сферу науки — от астрономии до молекулярной биологии. Скажите, в каких науках заблуждения более распространены, а о каких читатели осведомлены больше?

«Дилемма Дарвина» решена

Исследователи наконец-то смогли предложить решение «дилеммы Дарвина» — вопроса о том, как можно…

13 сентября 10:49

— Во-первых, есть области науки, которые привлекают внимание психически нездоровых людей, пытающихся опровергнуть общепринятые теории. В физике особенно популярно опровержение теории относительности (пытаются возродить эфир). Люди из каких-то своих мозговых завихрений начинают опровергать Эйнштейна. Если вы поищете в сети, например в сообществе Science+freaks в «Живом журнале», вы найдете сотни примеров.

— К нам в редакцию минут двадцать назад звонил один из таких представителей.

— Да-да, мне тоже на электронную почту периодически пишут. Затем — в лингвистике, в эволюции языков, их родстве. Возникают лженаучные теории, что все языки произошли от русского, или все языки произошли от украинского, или от иврита — смотря какие завихрения в голове. Естественно, пытаются опровергать теорию эволюции, и теория эволюции и этология (наука о поведении животных) объясняют, почему это хочется опровергнуть.

У всех животных есть инстинктивные механизмы, которые вызывают отвращение и враждебное отношение к тем, кто на них похож, но не совсем, то есть к близким видам.

— Наверное, чтобы предотвратить скрещивание?

— Да, верно. Поэтому людям в среднем не нравятся обезьяны — по крайней мере, нравятся гораздо меньше, чем кошечки и собачки. И обезьяны сторонятся обезьян другого вида. Поэтому какая-нибудь рысь, забредшая в деревню, не устоит от соблазна разорвать домашнюю кошку — не чтобы съесть, а просто так. Этот же инстинктивный механизм участвует в ксенофобии у людей, когда речь идет о носителях других языков. Скажем, для среднего русского человека какой-нибудь китайский — как птичье чириканье, не вызывает особых эмоций. А в языке индоевропейской группы, скажем немецком или таджикском, могут угадываться какие-то сходные сочетания звуков или даже корни. А близкий язык (скажем, болгарский для нас или французский для испанца) будет казаться смешным и неправильным. Это инстинктивное неодобрение к относительно похожим видам заставляет людей внутренне отвергать идею о происхождении от обезьян. Вся остальная часть теории эволюции таких эмоциональных отторжений обычно не вызывает, но этим отторжением теория эволюции и подтверждается!

— Эволюция же происходит не только в природе, но и среди идей. Как развивается научная популяризация в нашей стране в последние годы?

— Эволюция идей, мемов у Докинза по-моему, довольно спекулятивна. Для эволюции нужно, чтобы организмы производили копии, которые борются за ограниченные ресурсы. Для идей такой ресурс — емкость человеческих мозгов, где они обитают, но говорить о саморазмножении идей я бы поостерегся.

— Хорошо, как научно-популярная литература изменяется за последние годы?

— Если брать промежутки времени лет в 30–40, мы увидим движение по кругу. Научпоп за последние 10 лет по стилю сильно копирует научпоп западный, потому что сейчас его много перевели. Там есть тенденция все максимально упрощать, как совсем «для дебилов». Выкладывая черновые отрывки своей книги, я получил несколько комментариев в духе «вы знаете, то, что вы пишете, похоже на советский научпоп». Я над этим подумал, согласился и решил, что это хорошо.

Моя книга отличается от среднего научпопа большей плотностью информации, и среднему читателю придется лезть в Google — не за тем, так за другим.

Я старался все максимально облегчить, но в объеме одной книги все комментарии и пояснения не поместятся — а если впихнуть, это будет нечитаемо. Комментаторы в блоге говорили, что это вносит приятное разнообразие, а работа мозгом по пониманию более сложного текста приносит удовольствие. Я в детстве читал много советского научпопа из родительской библиотеки — там был Маковецкий, Яков Перельман. Возможно, я их в чем-то неосознанно копировал. А вот Кирилла Юрьевича Еськова по стилю я копировал уже осознанно — это наш палеонтолог, который в 2000-м выпустил научно-популярную книгу «История Земли и жизни на ней» (правда, тогда научпоп не был развит, и она вышла под грифом «учебники для дополнительного образования»). В этой книге говорится о развитии биосферы Земли как цельной системы, без акцента на конкретных вымерших видах. Других книг подобной направленности на русском языке нет, да и на английском, в принципе, тоже. Она была принята читателями довольно благосклонно, в том числе далекими от биологии. Я как-то сослался на нее в споре на форуме по военной истории, и там книгу приняли на ура, хотя она была не по их специальности.

— А ваша книга больше рассчитана на подготовленного читателя, который уже интересуется биологией?

— Я очень хочу, чтобы она дошла до читателей, далеких от биологии. Книга выросла из курса лекций, который был отработан на школьниках, интересующихся биологией. Мне очень хотелось охватить условную аудиторию GeekTimes. Там больше программистов — очень умная аудитория, но которая читает научпоп, связанный с биологией, редко и от случая к случаю. В научпопе сейчас проблема: каждую новую научно-популярную книгу читают те же люди, которые читали три-пять предыдущих. Мне бы хотелось разомкнуть эту замкнутую «тусовку», подключив туда новых людей. В этом цель не только этой книги, но и ее рекламы.

7 теорий происхождения жизни

(Изображение предоставлено: Getty Images)

Происхождение жизни на Земле началось более 3 миллиардов лет назад, эволюционировало из простейших микробов в ослепительно сложное множество. Но как первые организмы единственного известного дома жизни во вселенной развились из первобытного бульона?

Наука остается нерешенной и противоречивой относительно точного происхождения жизни, также известного как абиогенез. Даже само определение жизни оспаривается и переписывается: одно исследование, опубликованное в Журнале биомолекулярной структуры и динамики (открывается в новой вкладке), предлагает раскрыть 123 различных опубликованных определения.

Хотя наука все еще кажется неуверенной, вот некоторые из многих различных научных теорий о происхождении жизни на Земле.

Все началось с электрической искры

Молния во время летней грозы. (Изображение предоставлено Getty Images)

Молния, возможно, дала искру, необходимую для зарождения жизни. Электрические искры могут генерировать аминокислоты и сахара из атмосферы, насыщенной водой, метаном , аммиаком и водородом , как было показано в знаменитом фильме Миллера. -Юрей эксперимент  в 1952, согласно журналу Scientific American (открывается в новой вкладке). Результаты эксперимента показали, что молния могла помочь создать ключевые строительные блоки жизни на Земле в ее первые дни. За миллионы лет могли сформироваться более крупные и сложные молекулы.

Хотя исследования, проведенные с тех пор, показали, что ранняя атмосфера Земли была на самом деле бедна водородом, ученые предположили, что вулканические облака в ранней атмосфере могли содержать метан, аммиак и водород, а также были заполнены молниями, по данным Университета Калифорния (откроется в новой вкладке)

Молекулы жизни встретились на глине

Первые молекулы жизни могли встретиться на глине, согласно идее, разработанной химиком-органиком Александром Грэмом Кэрнсом-Смитом из Университета Глазго в Шотландии. Кэрнс-Смит в своей противоречивой книге 1985 года «Семь ключей к происхождению жизни» предположил, что кристаллы глины сохраняют свою структуру по мере роста и слипаются, образуя области, подверженные воздействию различных сред, и улавливают другие молекулы. способ и организовать их в шаблоны, очень похожие на наши гены сейчас.

Ссылки по теме

Основная роль ДНК заключается в хранении информации о том, как должны быть организованы другие молекулы. Генетические последовательности в ДНК — это, по сути, инструкции о том, как аминокислоты должны располагаться в белках. Кэрнс-Смит предполагает, что кристаллы минералов в глине могли упорядочивать органические молекулы в организованные структуры. Через некоторое время органические молекулы взяли на себя эту работу и организовались.

Хотя теория Кэрнса-Смита, безусловно, дала ученым пищу для размышлений в 1980-х годов, она до сих пор не получила широкого признания в научном сообществе.

Жизнь зародилась в глубоководных источниках

Глубоководный гидротермальный источник в Тихом океане. (Изображение предоставлено: Getty Images)

Теория глубоководных жерл предполагает, что жизнь могла зародиться в подводных гидротермальных жерлах, извергающих ключевые для жизни элементы, такие как углерод, и водород-, согласно журналу Nature Reviews Microbiology (открывается в новом выпуске). вкладку).

Гидротермальные жерла можно найти в самых темных глубинах дна океана, как правило, на расходящихся континентальных плитах, по данным Музея естественной истории . Эти жерла извергают жидкость, которая перегревается ядром Земли по мере прохождения через земную кору, а затем выбрасывается в вакууме. Во время своего путешествия через земную кору он собирает растворенные газы и минералы, такие как углерод и водород.

В их скалистых укромных уголках эти молекулы могли собраться вместе и стать минеральными катализаторами для важнейших реакций. Даже сейчас эти источники, богатые химической и тепловой энергией, поддерживают живые экосистемы.

Абиогенез посредством гидротермальных жерл продолжает исследоваться как возможная причина жизни на Земле. В 2019 году ученые из Университетского колледжа Лондона успешно создали протоклетки (неживые структуры, которые помогают ученым понять происхождение жизни) в таких же жарких и щелочных условиях окружающей среды, как и в гидротермальных источниках.

У жизни было холодное начало

Лед мог покрыть океаны 3 миллиарда лет назад и способствовать зарождению жизни. «Ключевые органические соединения, которые считаются важными в происхождении жизни, более стабильны при более низких температурах», — сказал Джеффри Бада из Калифорнийского университета в интервью New Scientist . При нормальных температурах эти соединения, такие как простые наборов аминокислот, малочисленны в воде, но при замерзании концентрируются и способствуют возникновению жизни, согласно работе Бада, опубликованной в журнале I carus (откроется в новой вкладке).

Лед также мог защитить хрупкие органические соединения в воде внизу от ультрафиолетового света и разрушения от космических ударов. Холод мог также помочь этим молекулам выжить дольше, позволив протекать ключевым реакциям.

Ответ заключается в понимании формирования ДНК

Иллюстрация двойной спирали молекулы ДНК. (Изображение предоставлено Getty Images)

В настоящее время ДНК требуется белка , чтобы сформироваться, а белкам для образования требуется ДНК, так как же они могли образоваться друг без друга? Ответ может быть РНК , которая может хранить информацию, такую ​​как ДНК, служить ферментом , подобным белкам, и помогать создавать как ДНК, так и белки, согласно журналу Molecular Biology of the Cell . Позднее ДНК и белки пришли на смену этому «миру РНК», потому что они более эффективны.

РНК все еще существует и выполняет несколько функций в организмах, в том числе действует как выключатель для некоторых генов. До сих пор остается открытым вопрос, как РНК вообще попала сюда. Некоторые ученые считают, что молекула могла спонтанно возникнуть на Земле, в то время как другие говорят, что это маловероятно.

У жизни было простое начало

Вместо того, чтобы развиваться из сложных молекул, таких как РНК, жизнь могла начаться с более мелких молекул, взаимодействующих друг с другом в циклах реакций. Они могли содержаться в простых капсулах, похожих на клеточные мембраны, и со временем могли развиться более сложные молекулы, которые выполняли эти реакции лучше, чем более мелкие, сценарии, получившие название моделей «сначала метаболизм», в отличие от моделей «сначала гены». Модель гипотезы «мира РНК».

Жизнь была занесена сюда откуда-то из космоса

Могла ли жизнь быть доставлена ​​на Землю из космоса? (Изображение предоставлено Getty Images)

Возможно, жизнь вообще не зародилась на Земле, а была принесена сюда из другого места в космосе, согласно НАСА, это явление известно как панспермия . Например, камни регулярно выбрасываются с Марса в результате космических ударов, а на Земле было обнаружено несколько марсианских метеоритов, которые, по мнению некоторых исследователей, принесли сюда микробы, потенциально сделавшие всех нас изначально марсианами. Другие ученые даже предположили, что жизнь могла зайти автостопом на кометах из других звездных систем. Однако, даже если бы эта концепция была верна, вопрос о том, как зародилась жизнь на Земле, изменился бы только на вопрос о том, как зародилась жизнь в другом месте в космосе.

Дополнительные ресурсы

Для получения дополнительной информации о теориях происхождения жизни ознакомьтесь с книгами «Лестница в жизнь: проверка реальности происхождения жизни» (откроется в новой вкладке) «Change Laura Tan» и «Тайна происхождения жизни» ( открывается в новой вкладке)» Чарльза Б. Такстона и др.

Библиография

Мэтью Леви и др., «Пребиотический синтез аденина и аминокислот в условиях Европы», Icarus, том 145, июнь 2000 г. , https://doi.org/10.1006/icar.2000.6365 (открывается в новом вкладка)

Уильям Мартин, «Гидротермальные источники и происхождение жизни», Nature Reviews Microbiology, том 6, сентябрь 2008 г., https://doi.org/10.1038/nrmicro1991 (открывается в новой вкладке)

К. А. Дилл и Л. Агоццино , «Движущие силы в происхождении жизни», Открытая биология, том 11, февраль 2021 г., ttps://doi.org/10.1098/rsob.200324 (открывается в новой вкладке)

Бен К. Д. Пирс и др., «Происхождение мир РНК: судьба азотистых оснований в теплых прудах», PNAS, том 114, октябрь 2017 г., https://doi.org/10.1073/pnas.1710339114 (откроется в новой вкладке)

Чарльз К. Чой — автор статей для Live Science и Space.com. Он охватывает все, что связано с человеческим происхождением и астрономией, а также физику, животных и общие научные темы. Чарльз имеет степень магистра гуманитарных наук Университета Миссури-Колумбия, Школу журналистики и степень бакалавра гуманитарных наук Университета Южной Флориды. Чарльз побывал на всех континентах Земли, пил прогорклый чай с маслом яка в Лхасе, плавал с морскими львами на Галапагосских островах и даже взбирался на айсберг в Антарктиде.

7 теорий происхождения жизни

(Изображение предоставлено: Getty Images)

Происхождение жизни на Земле началось более 3 миллиардов лет назад, эволюционировало из простейших микробов в ослепительно сложное множество. Но как первые организмы единственного известного дома жизни во вселенной развились из первобытного бульона?

Наука остается нерешенной и противоречивой относительно точного происхождения жизни, также известного как абиогенез. Даже само определение жизни оспаривается и переписывается: одно исследование, опубликованное в Журнале биомолекулярной структуры и динамики (открывается в новой вкладке), предлагает раскрыть 123 различных опубликованных определения.

Хотя наука все еще кажется неуверенной, вот некоторые из многих различных научных теорий о происхождении жизни на Земле.

Все началось с электрической искры

Молния во время летней грозы. (Изображение предоставлено Getty Images)

Молния, возможно, дала искру, необходимую для зарождения жизни. Электрические искры могут генерировать аминокислоты и сахара из атмосферы, насыщенной водой, метаном , аммиаком и водородом , как было показано в знаменитом фильме Миллера. -Юрей эксперимент  в 1952, согласно журналу Scientific American (открывается в новой вкладке). Результаты эксперимента показали, что молния могла помочь создать ключевые строительные блоки жизни на Земле в ее первые дни. За миллионы лет могли сформироваться более крупные и сложные молекулы.

Хотя исследования, проведенные с тех пор, показали, что ранняя атмосфера Земли была на самом деле бедна водородом, ученые предположили, что вулканические облака в ранней атмосфере могли содержать метан, аммиак и водород, а также были заполнены молниями, по данным Университета Калифорния (откроется в новой вкладке)

Молекулы жизни встретились на глине

Первые молекулы жизни могли встретиться на глине, согласно идее, разработанной химиком-органиком Александром Грэмом Кэрнсом-Смитом из Университета Глазго в Шотландии. Кэрнс-Смит в своей противоречивой книге 1985 года «Семь ключей к происхождению жизни» предположил, что кристаллы глины сохраняют свою структуру по мере роста и слипаются, образуя области, подверженные воздействию различных сред, и улавливают другие молекулы. способ и организовать их в шаблоны, очень похожие на наши гены сейчас.

Ссылки по теме

Основная роль ДНК заключается в хранении информации о том, как должны быть организованы другие молекулы. Генетические последовательности в ДНК — это, по сути, инструкции о том, как аминокислоты должны располагаться в белках. Кэрнс-Смит предполагает, что кристаллы минералов в глине могли упорядочивать органические молекулы в организованные структуры. Через некоторое время органические молекулы взяли на себя эту работу и организовались.

Хотя теория Кэрнса-Смита, безусловно, дала ученым пищу для размышлений в 1980-х годов, она до сих пор не получила широкого признания в научном сообществе.

Жизнь зародилась в глубоководных источниках

Глубоководный гидротермальный источник в Тихом океане. (Изображение предоставлено: Getty Images)

Теория глубоководных жерл предполагает, что жизнь могла зародиться в подводных гидротермальных жерлах, извергающих ключевые для жизни элементы, такие как углерод, и водород-, согласно журналу Nature Reviews Microbiology (открывается в новом выпуске). вкладку).

Гидротермальные жерла можно найти в самых темных глубинах дна океана, как правило, на расходящихся континентальных плитах, по данным Музея естественной истории . Эти жерла извергают жидкость, которая перегревается ядром Земли по мере прохождения через земную кору, а затем выбрасывается в вакууме. Во время своего путешествия через земную кору он собирает растворенные газы и минералы, такие как углерод и водород.

В их скалистых укромных уголках эти молекулы могли собраться вместе и стать минеральными катализаторами для важнейших реакций. Даже сейчас эти источники, богатые химической и тепловой энергией, поддерживают живые экосистемы.

Абиогенез посредством гидротермальных жерл продолжает исследоваться как возможная причина жизни на Земле. В 2019 году ученые из Университетского колледжа Лондона успешно создали протоклетки (неживые структуры, которые помогают ученым понять происхождение жизни) в таких же жарких и щелочных условиях окружающей среды, как и в гидротермальных источниках.

У жизни было холодное начало

Лед мог покрыть океаны 3 миллиарда лет назад и способствовать зарождению жизни. «Ключевые органические соединения, которые считаются важными в происхождении жизни, более стабильны при более низких температурах», — сказал Джеффри Бада из Калифорнийского университета в интервью New Scientist . При нормальных температурах эти соединения, такие как простые наборов аминокислот, малочисленны в воде, но при замерзании концентрируются и способствуют возникновению жизни, согласно работе Бада, опубликованной в журнале I carus (откроется в новой вкладке).

Лед также мог защитить хрупкие органические соединения в воде внизу от ультрафиолетового света и разрушения от космических ударов. Холод мог также помочь этим молекулам выжить дольше, позволив протекать ключевым реакциям.

Ответ заключается в понимании формирования ДНК

Иллюстрация двойной спирали молекулы ДНК. (Изображение предоставлено Getty Images)

В настоящее время ДНК требуется белка , чтобы сформироваться, а белкам для образования требуется ДНК, так как же они могли образоваться друг без друга? Ответ может быть РНК , которая может хранить информацию, такую ​​как ДНК, служить ферментом , подобным белкам, и помогать создавать как ДНК, так и белки, согласно журналу Molecular Biology of the Cell . Позднее ДНК и белки пришли на смену этому «миру РНК», потому что они более эффективны.

РНК все еще существует и выполняет несколько функций в организмах, в том числе действует как выключатель для некоторых генов. До сих пор остается открытым вопрос, как РНК вообще попала сюда. Некоторые ученые считают, что молекула могла спонтанно возникнуть на Земле, в то время как другие говорят, что это маловероятно.

У жизни было простое начало

Вместо того, чтобы развиваться из сложных молекул, таких как РНК, жизнь могла начаться с более мелких молекул, взаимодействующих друг с другом в циклах реакций. Они могли содержаться в простых капсулах, похожих на клеточные мембраны, и со временем могли развиться более сложные молекулы, которые выполняли эти реакции лучше, чем более мелкие, сценарии, получившие название моделей «сначала метаболизм», в отличие от моделей «сначала гены». Модель гипотезы «мира РНК».

Жизнь была занесена сюда откуда-то из космоса

Могла ли жизнь быть доставлена ​​на Землю из космоса? (Изображение предоставлено Getty Images)

Возможно, жизнь вообще не зародилась на Земле, а была принесена сюда из другого места в космосе, согласно НАСА, это явление известно как панспермия . Например, камни регулярно выбрасываются с Марса в результате космических ударов, а на Земле было обнаружено несколько марсианских метеоритов, которые, по мнению некоторых исследователей, принесли сюда микробы, потенциально сделавшие всех нас изначально марсианами. Другие ученые даже предположили, что жизнь могла зайти автостопом на кометах из других звездных систем. Однако, даже если бы эта концепция была верна, вопрос о том, как зародилась жизнь на Земле, изменился бы только на вопрос о том, как зародилась жизнь в другом месте в космосе.

Дополнительные ресурсы

Для получения дополнительной информации о теориях происхождения жизни ознакомьтесь с книгами «Лестница в жизнь: проверка реальности происхождения жизни» (откроется в новой вкладке) «Change Laura Tan» и «Тайна происхождения жизни» ( открывается в новой вкладке)» Чарльза Б. Такстона и др.

Библиография

Мэтью Леви и др., «Пребиотический синтез аденина и аминокислот в условиях Европы», Icarus, том 145, июнь 2000 г., https://doi.org/10.1006/icar.2000.6365 (открывается в новом вкладка)

Уильям Мартин, «Гидротермальные источники и происхождение жизни», Nature Reviews Microbiology, том 6, сентябрь 2008 г., https://doi.org/10.1038/nrmicro1991 (открывается в новой вкладке)

К. А. Дилл и Л. Агоццино , «Движущие силы в происхождении жизни», Открытая биология, том 11, февраль 2021 г., ttps://doi.org/10.1098/rsob.200324 (открывается в новой вкладке)

Бен К. Д. Пирс и др., «Происхождение мир РНК: судьба азотистых оснований в теплых прудах», PNAS, том 114, октябрь 2017 г., https://doi.org/10.1073/pnas.1710339114 (откроется в новой вкладке)

Чарльз К. Чой — автор статей для Live Science и Space.com. Он охватывает все, что связано с человеческим происхождением и астрономией, а также физику, животных и общие научные темы. Чарльз имеет степень магистра гуманитарных наук Университета Миссури-Колумбия, Школу журналистики и степень бакалавра гуманитарных наук Университета Южной Флориды. Чарльз побывал на всех континентах Земли, пил прогорклый чай с маслом яка в Лхасе, плавал с морскими львами на Галапагосских островах и даже взбирался на айсберг в Антарктиде.

7 теорий происхождения жизни

(Изображение предоставлено: Getty Images)

Происхождение жизни на Земле началось более 3 миллиардов лет назад, эволюционировало из простейших микробов в ослепительно сложное множество. Но как первые организмы единственного известного дома жизни во вселенной развились из первобытного бульона?

Наука остается нерешенной и противоречивой относительно точного происхождения жизни, также известного как абиогенез. Даже само определение жизни оспаривается и переписывается: одно исследование, опубликованное в Журнале биомолекулярной структуры и динамики (открывается в новой вкладке), предлагает раскрыть 123 различных опубликованных определения.

Хотя наука все еще кажется неуверенной, вот некоторые из многих различных научных теорий о происхождении жизни на Земле.

Все началось с электрической искры

Молния во время летней грозы. (Изображение предоставлено Getty Images)

Молния, возможно, дала искру, необходимую для зарождения жизни. Электрические искры могут генерировать аминокислоты и сахара из атмосферы, насыщенной водой, метаном , аммиаком и водородом , как было показано в знаменитом фильме Миллера. -Юрей эксперимент  в 1952, согласно журналу Scientific American (открывается в новой вкладке). Результаты эксперимента показали, что молния могла помочь создать ключевые строительные блоки жизни на Земле в ее первые дни. За миллионы лет могли сформироваться более крупные и сложные молекулы.

Хотя исследования, проведенные с тех пор, показали, что ранняя атмосфера Земли была на самом деле бедна водородом, ученые предположили, что вулканические облака в ранней атмосфере могли содержать метан, аммиак и водород, а также были заполнены молниями, по данным Университета Калифорния (откроется в новой вкладке)

Молекулы жизни встретились на глине

Первые молекулы жизни могли встретиться на глине, согласно идее, разработанной химиком-органиком Александром Грэмом Кэрнсом-Смитом из Университета Глазго в Шотландии. Кэрнс-Смит в своей противоречивой книге 1985 года «Семь ключей к происхождению жизни» предположил, что кристаллы глины сохраняют свою структуру по мере роста и слипаются, образуя области, подверженные воздействию различных сред, и улавливают другие молекулы. способ и организовать их в шаблоны, очень похожие на наши гены сейчас.

Ссылки по теме

Основная роль ДНК заключается в хранении информации о том, как должны быть организованы другие молекулы. Генетические последовательности в ДНК — это, по сути, инструкции о том, как аминокислоты должны располагаться в белках. Кэрнс-Смит предполагает, что кристаллы минералов в глине могли упорядочивать органические молекулы в организованные структуры. Через некоторое время органические молекулы взяли на себя эту работу и организовались.

Хотя теория Кэрнса-Смита, безусловно, дала ученым пищу для размышлений в 1980-х годов, она до сих пор не получила широкого признания в научном сообществе.

Жизнь зародилась в глубоководных источниках

Глубоководный гидротермальный источник в Тихом океане. (Изображение предоставлено: Getty Images)

Теория глубоководных жерл предполагает, что жизнь могла зародиться в подводных гидротермальных жерлах, извергающих ключевые для жизни элементы, такие как углерод, и водород-, согласно журналу Nature Reviews Microbiology (открывается в новом выпуске). вкладку).

Гидротермальные жерла можно найти в самых темных глубинах дна океана, как правило, на расходящихся континентальных плитах, по данным Музея естественной истории . Эти жерла извергают жидкость, которая перегревается ядром Земли по мере прохождения через земную кору, а затем выбрасывается в вакууме. Во время своего путешествия через земную кору он собирает растворенные газы и минералы, такие как углерод и водород.

В их скалистых укромных уголках эти молекулы могли собраться вместе и стать минеральными катализаторами для важнейших реакций. Даже сейчас эти источники, богатые химической и тепловой энергией, поддерживают живые экосистемы.

Абиогенез посредством гидротермальных жерл продолжает исследоваться как возможная причина жизни на Земле. В 2019 году ученые из Университетского колледжа Лондона успешно создали протоклетки (неживые структуры, которые помогают ученым понять происхождение жизни) в таких же жарких и щелочных условиях окружающей среды, как и в гидротермальных источниках.

У жизни было холодное начало

Лед мог покрыть океаны 3 миллиарда лет назад и способствовать зарождению жизни. «Ключевые органические соединения, которые считаются важными в происхождении жизни, более стабильны при более низких температурах», — сказал Джеффри Бада из Калифорнийского университета в интервью New Scientist . При нормальных температурах эти соединения, такие как простые наборов аминокислот, малочисленны в воде, но при замерзании концентрируются и способствуют возникновению жизни, согласно работе Бада, опубликованной в журнале I carus (откроется в новой вкладке).

Лед также мог защитить хрупкие органические соединения в воде внизу от ультрафиолетового света и разрушения от космических ударов. Холод мог также помочь этим молекулам выжить дольше, позволив протекать ключевым реакциям.

Ответ заключается в понимании формирования ДНК

Иллюстрация двойной спирали молекулы ДНК. (Изображение предоставлено Getty Images)

В настоящее время ДНК требуется белка , чтобы сформироваться, а белкам для образования требуется ДНК, так как же они могли образоваться друг без друга? Ответ может быть РНК , которая может хранить информацию, такую ​​как ДНК, служить ферментом , подобным белкам, и помогать создавать как ДНК, так и белки, согласно журналу Molecular Biology of the Cell . Позднее ДНК и белки пришли на смену этому «миру РНК», потому что они более эффективны.

РНК все еще существует и выполняет несколько функций в организмах, в том числе действует как выключатель для некоторых генов. До сих пор остается открытым вопрос, как РНК вообще попала сюда. Некоторые ученые считают, что молекула могла спонтанно возникнуть на Земле, в то время как другие говорят, что это маловероятно.

У жизни было простое начало

Вместо того, чтобы развиваться из сложных молекул, таких как РНК, жизнь могла начаться с более мелких молекул, взаимодействующих друг с другом в циклах реакций. Они могли содержаться в простых капсулах, похожих на клеточные мембраны, и со временем могли развиться более сложные молекулы, которые выполняли эти реакции лучше, чем более мелкие, сценарии, получившие название моделей «сначала метаболизм», в отличие от моделей «сначала гены». Модель гипотезы «мира РНК».

Жизнь была занесена сюда откуда-то из космоса

Могла ли жизнь быть доставлена ​​на Землю из космоса? (Изображение предоставлено Getty Images)

Возможно, жизнь вообще не зародилась на Земле, а была принесена сюда из другого места в космосе, согласно НАСА, это явление известно как панспермия . Например, камни регулярно выбрасываются с Марса в результате космических ударов, а на Земле было обнаружено несколько марсианских метеоритов, которые, по мнению некоторых исследователей, принесли сюда микробы, потенциально сделавшие всех нас изначально марсианами. Другие ученые даже предположили, что жизнь могла зайти автостопом на кометах из других звездных систем. Однако, даже если бы эта концепция была верна, вопрос о том, как зародилась жизнь на Земле, изменился бы только на вопрос о том, как зародилась жизнь в другом месте в космосе.

Дополнительные ресурсы

Для получения дополнительной информации о теориях происхождения жизни ознакомьтесь с книгами «Лестница в жизнь: проверка реальности происхождения жизни» (откроется в новой вкладке) «Change Laura Tan» и «Тайна происхождения жизни» ( открывается в новой вкладке)» Чарльза Б. Такстона и др.

Библиография

Мэтью Леви и др., «Пребиотический синтез аденина и аминокислот в условиях Европы», Icarus, том 145, июнь 2000 г. , https://doi.org/10.1006/icar.2000.6365 (открывается в новом вкладка)

Уильям Мартин, «Гидротермальные источники и происхождение жизни», Nature Reviews Microbiology, том 6, сентябрь 2008 г., https://doi.org/10.1038/nrmicro1991 (открывается в новой вкладке)

К. А. Дилл и Л. Агоццино , «Движущие силы в происхождении жизни», Открытая биология, том 11, февраль 2021 г., ttps://doi.org/10.1098/rsob.200324 (открывается в новой вкладке)

Бен К. Д. Пирс и др., «Происхождение мир РНК: судьба азотистых оснований в теплых прудах», PNAS, том 114, октябрь 2017 г., https://doi.org/10.1073/pnas.1710339114 (откроется в новой вкладке)

Чарльз К. Чой — автор статей для Live Science и Space.com. Он охватывает все, что связано с человеческим происхождением и астрономией, а также физику, животных и общие научные темы. Чарльз имеет степень магистра гуманитарных наук Университета Миссури-Колумбия, Школу журналистики и степень бакалавра гуманитарных наук Университета Южной Флориды. Чарльз побывал на всех континентах Земли, пил прогорклый чай с маслом яка в Лхасе, плавал с морскими львами на Галапагосских островах и даже взбирался на айсберг в Антарктиде.

7 теорий происхождения жизни

(Изображение предоставлено: Getty Images)

Происхождение жизни на Земле началось более 3 миллиардов лет назад, эволюционировало из простейших микробов в ослепительно сложное множество. Но как первые организмы единственного известного дома жизни во вселенной развились из первобытного бульона?

Наука остается нерешенной и противоречивой относительно точного происхождения жизни, также известного как абиогенез. Даже само определение жизни оспаривается и переписывается: одно исследование, опубликованное в Журнале биомолекулярной структуры и динамики (открывается в новой вкладке), предлагает раскрыть 123 различных опубликованных определения.

Хотя наука все еще кажется неуверенной, вот некоторые из многих различных научных теорий о происхождении жизни на Земле.

Все началось с электрической искры

Молния во время летней грозы. (Изображение предоставлено Getty Images)

Молния, возможно, дала искру, необходимую для зарождения жизни. Электрические искры могут генерировать аминокислоты и сахара из атмосферы, насыщенной водой, метаном , аммиаком и водородом , как было показано в знаменитом фильме Миллера. -Юрей эксперимент  в 1952, согласно журналу Scientific American (открывается в новой вкладке). Результаты эксперимента показали, что молния могла помочь создать ключевые строительные блоки жизни на Земле в ее первые дни. За миллионы лет могли сформироваться более крупные и сложные молекулы.

Хотя исследования, проведенные с тех пор, показали, что ранняя атмосфера Земли была на самом деле бедна водородом, ученые предположили, что вулканические облака в ранней атмосфере могли содержать метан, аммиак и водород, а также были заполнены молниями, по данным Университета Калифорния (откроется в новой вкладке)

Молекулы жизни встретились на глине

Первые молекулы жизни могли встретиться на глине, согласно идее, разработанной химиком-органиком Александром Грэмом Кэрнсом-Смитом из Университета Глазго в Шотландии. Кэрнс-Смит в своей противоречивой книге 1985 года «Семь ключей к происхождению жизни» предположил, что кристаллы глины сохраняют свою структуру по мере роста и слипаются, образуя области, подверженные воздействию различных сред, и улавливают другие молекулы. способ и организовать их в шаблоны, очень похожие на наши гены сейчас.

Ссылки по теме

Основная роль ДНК заключается в хранении информации о том, как должны быть организованы другие молекулы. Генетические последовательности в ДНК — это, по сути, инструкции о том, как аминокислоты должны располагаться в белках. Кэрнс-Смит предполагает, что кристаллы минералов в глине могли упорядочивать органические молекулы в организованные структуры. Через некоторое время органические молекулы взяли на себя эту работу и организовались.

Хотя теория Кэрнса-Смита, безусловно, дала ученым пищу для размышлений в 1980-х годов, она до сих пор не получила широкого признания в научном сообществе.

Жизнь зародилась в глубоководных источниках

Глубоководный гидротермальный источник в Тихом океане. (Изображение предоставлено: Getty Images)

Теория глубоководных жерл предполагает, что жизнь могла зародиться в подводных гидротермальных жерлах, извергающих ключевые для жизни элементы, такие как углерод, и водород-, согласно журналу Nature Reviews Microbiology (открывается в новом выпуске). вкладку).

Гидротермальные жерла можно найти в самых темных глубинах дна океана, как правило, на расходящихся континентальных плитах, по данным Музея естественной истории . Эти жерла извергают жидкость, которая перегревается ядром Земли по мере прохождения через земную кору, а затем выбрасывается в вакууме. Во время своего путешествия через земную кору он собирает растворенные газы и минералы, такие как углерод и водород.

В их скалистых укромных уголках эти молекулы могли собраться вместе и стать минеральными катализаторами для важнейших реакций. Даже сейчас эти источники, богатые химической и тепловой энергией, поддерживают живые экосистемы.

Абиогенез посредством гидротермальных жерл продолжает исследоваться как возможная причина жизни на Земле. В 2019 году ученые из Университетского колледжа Лондона успешно создали протоклетки (неживые структуры, которые помогают ученым понять происхождение жизни) в таких же жарких и щелочных условиях окружающей среды, как и в гидротермальных источниках.

У жизни было холодное начало

Лед мог покрыть океаны 3 миллиарда лет назад и способствовать зарождению жизни. «Ключевые органические соединения, которые считаются важными в происхождении жизни, более стабильны при более низких температурах», — сказал Джеффри Бада из Калифорнийского университета в интервью New Scientist . При нормальных температурах эти соединения, такие как простые наборов аминокислот, малочисленны в воде, но при замерзании концентрируются и способствуют возникновению жизни, согласно работе Бада, опубликованной в журнале I carus (откроется в новой вкладке).

Лед также мог защитить хрупкие органические соединения в воде внизу от ультрафиолетового света и разрушения от космических ударов. Холод мог также помочь этим молекулам выжить дольше, позволив протекать ключевым реакциям.

Ответ заключается в понимании формирования ДНК

Иллюстрация двойной спирали молекулы ДНК. (Изображение предоставлено Getty Images)

В настоящее время ДНК требуется белка , чтобы сформироваться, а белкам для образования требуется ДНК, так как же они могли образоваться друг без друга? Ответ может быть РНК , которая может хранить информацию, такую ​​как ДНК, служить ферментом , подобным белкам, и помогать создавать как ДНК, так и белки, согласно журналу Molecular Biology of the Cell . Позднее ДНК и белки пришли на смену этому «миру РНК», потому что они более эффективны.

РНК все еще существует и выполняет несколько функций в организмах, в том числе действует как выключатель для некоторых генов. До сих пор остается открытым вопрос, как РНК вообще попала сюда. Некоторые ученые считают, что молекула могла спонтанно возникнуть на Земле, в то время как другие говорят, что это маловероятно.

У жизни было простое начало

Вместо того, чтобы развиваться из сложных молекул, таких как РНК, жизнь могла начаться с более мелких молекул, взаимодействующих друг с другом в циклах реакций. Они могли содержаться в простых капсулах, похожих на клеточные мембраны, и со временем могли развиться более сложные молекулы, которые выполняли эти реакции лучше, чем более мелкие, сценарии, получившие название моделей «сначала метаболизм», в отличие от моделей «сначала гены». Модель гипотезы «мира РНК».

Жизнь была занесена сюда откуда-то из космоса

Могла ли жизнь быть доставлена ​​на Землю из космоса? (Изображение предоставлено Getty Images)

Возможно, жизнь вообще не зародилась на Земле, а была принесена сюда из другого места в космосе, согласно НАСА, это явление известно как панспермия . Например, камни регулярно выбрасываются с Марса в результате космических ударов, а на Земле было обнаружено несколько марсианских метеоритов, которые, по мнению некоторых исследователей, принесли сюда микробы, потенциально сделавшие всех нас изначально марсианами. Другие ученые даже предположили, что жизнь могла зайти автостопом на кометах из других звездных систем. Однако, даже если бы эта концепция была верна, вопрос о том, как зародилась жизнь на Земле, изменился бы только на вопрос о том, как зародилась жизнь в другом месте в космосе.

Дополнительные ресурсы

Для получения дополнительной информации о теориях происхождения жизни ознакомьтесь с книгами «Лестница в жизнь: проверка реальности происхождения жизни» (откроется в новой вкладке) «Change Laura Tan» и «Тайна происхождения жизни» ( открывается в новой вкладке)» Чарльза Б. Такстона и др.

Библиография

Мэтью Леви и др., «Пребиотический синтез аденина и аминокислот в условиях Европы», Icarus, том 145, июнь 2000 г., https://doi.org/10.1006/icar.2000.6365 (открывается в новом вкладка)

Уильям Мартин, «Гидротермальные источники и происхождение жизни», Nature Reviews Microbiology, том 6, сентябрь 2008 г., https://doi.org/10.1038/nrmicro1991 (открывается в новой вкладке)

К. А. Дилл и Л. Агоццино , «Движущие силы в происхождении жизни», Открытая биология, том 11, февраль 2021 г., ttps://doi.org/10.1098/rsob.200324 (открывается в новой вкладке)

Бен К. Д. Пирс и др., «Происхождение мир РНК: судьба азотистых оснований в теплых прудах», PNAS, том 114, октябрь 2017 г., https://doi.org/10.1073/pnas.1710339114 (откроется в новой вкладке)

Чарльз К. Чой — автор статей для Live Science и Space.com. Он охватывает все, что связано с человеческим происхождением и астрономией, а также физику, животных и общие научные темы. Чарльз имеет степень магистра гуманитарных наук Университета Миссури-Колумбия, Школу журналистики и степень бакалавра гуманитарных наук Университета Южной Флориды. Чарльз побывал на всех континентах Земли, пил прогорклый чай с маслом яка в Лхасе, плавал с морскими львами на Галапагосских островах и даже взбирался на айсберг в Антарктиде.

7 теорий происхождения жизни

(Изображение предоставлено: Getty Images)

Происхождение жизни на Земле началось более 3 миллиардов лет назад, эволюционировало из простейших микробов в ослепительно сложное множество. Но как первые организмы единственного известного дома жизни во вселенной развились из первобытного бульона?

Наука остается нерешенной и противоречивой относительно точного происхождения жизни, также известного как абиогенез. Даже само определение жизни оспаривается и переписывается: одно исследование, опубликованное в Журнале биомолекулярной структуры и динамики (открывается в новой вкладке), предлагает раскрыть 123 различных опубликованных определения.

Хотя наука все еще кажется неуверенной, вот некоторые из многих различных научных теорий о происхождении жизни на Земле.

Все началось с электрической искры

Молния во время летней грозы. (Изображение предоставлено Getty Images)

Молния, возможно, дала искру, необходимую для зарождения жизни. Электрические искры могут генерировать аминокислоты и сахара из атмосферы, насыщенной водой, метаном , аммиаком и водородом , как было показано в знаменитом фильме Миллера. -Юрей эксперимент  в 1952, согласно журналу Scientific American (открывается в новой вкладке). Результаты эксперимента показали, что молния могла помочь создать ключевые строительные блоки жизни на Земле в ее первые дни. За миллионы лет могли сформироваться более крупные и сложные молекулы.

Хотя исследования, проведенные с тех пор, показали, что ранняя атмосфера Земли была на самом деле бедна водородом, ученые предположили, что вулканические облака в ранней атмосфере могли содержать метан, аммиак и водород, а также были заполнены молниями, по данным Университета Калифорния (откроется в новой вкладке)

Молекулы жизни встретились на глине

Первые молекулы жизни могли встретиться на глине, согласно идее, разработанной химиком-органиком Александром Грэмом Кэрнсом-Смитом из Университета Глазго в Шотландии. Кэрнс-Смит в своей противоречивой книге 1985 года «Семь ключей к происхождению жизни» предположил, что кристаллы глины сохраняют свою структуру по мере роста и слипаются, образуя области, подверженные воздействию различных сред, и улавливают другие молекулы. способ и организовать их в шаблоны, очень похожие на наши гены сейчас.

Ссылки по теме

Основная роль ДНК заключается в хранении информации о том, как должны быть организованы другие молекулы. Генетические последовательности в ДНК — это, по сути, инструкции о том, как аминокислоты должны располагаться в белках. Кэрнс-Смит предполагает, что кристаллы минералов в глине могли упорядочивать органические молекулы в организованные структуры. Через некоторое время органические молекулы взяли на себя эту работу и организовались.

Хотя теория Кэрнса-Смита, безусловно, дала ученым пищу для размышлений в 1980-х годов, она до сих пор не получила широкого признания в научном сообществе.

Жизнь зародилась в глубоководных источниках

Глубоководный гидротермальный источник в Тихом океане. (Изображение предоставлено: Getty Images)

Теория глубоководных жерл предполагает, что жизнь могла зародиться в подводных гидротермальных жерлах, извергающих ключевые для жизни элементы, такие как углерод, и водород-, согласно журналу Nature Reviews Microbiology (открывается в новом выпуске). вкладку).

Гидротермальные жерла можно найти в самых темных глубинах дна океана, как правило, на расходящихся континентальных плитах, по данным Музея естественной истории . Эти жерла извергают жидкость, которая перегревается ядром Земли по мере прохождения через земную кору, а затем выбрасывается в вакууме. Во время своего путешествия через земную кору он собирает растворенные газы и минералы, такие как углерод и водород.

В их скалистых укромных уголках эти молекулы могли собраться вместе и стать минеральными катализаторами для важнейших реакций. Даже сейчас эти источники, богатые химической и тепловой энергией, поддерживают живые экосистемы.

Абиогенез посредством гидротермальных жерл продолжает исследоваться как возможная причина жизни на Земле. В 2019 году ученые из Университетского колледжа Лондона успешно создали протоклетки (неживые структуры, которые помогают ученым понять происхождение жизни) в таких же жарких и щелочных условиях окружающей среды, как и в гидротермальных источниках.

У жизни было холодное начало

Лед мог покрыть океаны 3 миллиарда лет назад и способствовать зарождению жизни. «Ключевые органические соединения, которые считаются важными в происхождении жизни, более стабильны при более низких температурах», — сказал Джеффри Бада из Калифорнийского университета в интервью New Scientist . При нормальных температурах эти соединения, такие как простые наборов аминокислот, малочисленны в воде, но при замерзании концентрируются и способствуют возникновению жизни, согласно работе Бада, опубликованной в журнале I carus (откроется в новой вкладке).

Лед также мог защитить хрупкие органические соединения в воде внизу от ультрафиолетового света и разрушения от космических ударов. Холод мог также помочь этим молекулам выжить дольше, позволив протекать ключевым реакциям.

Ответ заключается в понимании формирования ДНК

Иллюстрация двойной спирали молекулы ДНК. (Изображение предоставлено Getty Images)

В настоящее время ДНК требуется белка , чтобы сформироваться, а белкам для образования требуется ДНК, так как же они могли образоваться друг без друга? Ответ может быть РНК , которая может хранить информацию, такую ​​как ДНК, служить ферментом , подобным белкам, и помогать создавать как ДНК, так и белки, согласно журналу Molecular Biology of the Cell . Позднее ДНК и белки пришли на смену этому «миру РНК», потому что они более эффективны.

РНК все еще существует и выполняет несколько функций в организмах, в том числе действует как выключатель для некоторых генов. До сих пор остается открытым вопрос, как РНК вообще попала сюда. Некоторые ученые считают, что молекула могла спонтанно возникнуть на Земле, в то время как другие говорят, что это маловероятно.

У жизни было простое начало

Вместо того, чтобы развиваться из сложных молекул, таких как РНК, жизнь могла начаться с более мелких молекул, взаимодействующих друг с другом в циклах реакций. Они могли содержаться в простых капсулах, похожих на клеточные мембраны, и со временем могли развиться более сложные молекулы, которые выполняли эти реакции лучше, чем более мелкие, сценарии, получившие название моделей «сначала метаболизм», в отличие от моделей «сначала гены». Модель гипотезы «мира РНК».

Жизнь была занесена сюда откуда-то из космоса

Могла ли жизнь быть доставлена ​​на Землю из космоса? (Изображение предоставлено Getty Images)

Возможно, жизнь вообще не зародилась на Земле, а была принесена сюда из другого места в космосе, согласно НАСА, это явление известно как панспермия . Например, камни регулярно выбрасываются с Марса в результате космических ударов, а на Земле было обнаружено несколько марсианских метеоритов, которые, по мнению некоторых исследователей, принесли сюда микробы, потенциально сделавшие всех нас изначально марсианами. Другие ученые даже предположили, что жизнь могла зайти автостопом на кометах из других звездных систем. Однако, даже если бы эта концепция была верна, вопрос о том, как зародилась жизнь на Земле, изменился бы только на вопрос о том, как зародилась жизнь в другом месте в космосе.

Дополнительные ресурсы

Для получения дополнительной информации о теориях происхождения жизни ознакомьтесь с книгами «Лестница в жизнь: проверка реальности происхождения жизни» (откроется в новой вкладке) «Change Laura Tan» и «Тайна происхождения жизни» ( открывается в новой вкладке)» Чарльза Б. Такстона и др.

Библиография

Мэтью Леви и др., «Пребиотический синтез аденина и аминокислот в условиях Европы», Icarus, том 145, июнь 2000 г. , https://doi.org/10.1006/icar.2000.6365 (открывается в новом вкладка)

Уильям Мартин, «Гидротермальные источники и происхождение жизни», Nature Reviews Microbiology, том 6, сентябрь 2008 г., https://doi.org/10.1038/nrmicro1991 (открывается в новой вкладке)

К. А. Дилл и Л. Агоццино , «Движущие силы в происхождении жизни», Открытая биология, том 11, февраль 2021 г., ttps://doi.org/10.1098/rsob.200324 (открывается в новой вкладке)

Бен К. Д. Пирс и др., «Происхождение мир РНК: судьба азотистых оснований в теплых прудах», PNAS, том 114, октябрь 2017 г., https://doi.org/10.1073/pnas.1710339114 (откроется в новой вкладке)

Чарльз К. Чой — автор статей для Live Science и Space.com. Он охватывает все, что связано с человеческим происхождением и астрономией, а также физику, животных и общие научные темы. Чарльз имеет степень магистра гуманитарных наук Университета Миссури-Колумбия, Школу журналистики и степень бакалавра гуманитарных наук Университета Южной Флориды. Чарльз побывал на всех континентах Земли, пил прогорклый чай с маслом яка в Лхасе, плавал с морскими львами на Галапагосских островах и даже взбирался на айсберг в Антарктиде.

Теории происхождения Земли

Существуют различные гипотезы, выдвигавшиеся разными философами и учеными в разное время относительно происхождения Земли. Те же гипотезы и объяснения, которые применялись к образованию Солнечной системы, применимы и к происхождению Земли. Некоторые из таких важных теорий включают теорию Канта, гипотезу туманности, гипотезу Рассела, гипотезу двойной звезды и другие. В этой статье определяется в общей сложности восемь таких теорий, которые являются важной частью учебной программы по географии UPSC.

Содержание Теории происхождения Земли Газообразная гипотеза Канта Небулярная гипотеза Лапласа Планетозимальная гипотеза Чемберлена Приливная теория Джин и Джеффри Гипотеза двойной звезды Рассела Гипотеза Хойла о сверхновой Межзвездная гипотеза Шмидта Теория большого взрыва Заключение Часто задаваемые вопросы MCQ

Теории происхождения Земли

Теории происхождения Земли

Различные теории происхождения Земли развивались с течением времени. Теории происхождения Земли были разделены на две категории: ранние теории и современные теории, а именно:

• Ранние теории: 905:10  Ранние теории объясняли, как образовалась Земля. Ранними теориями были газообразная гипотеза Канта, небулярная гипотеза Лапласа, планетозимальная гипотеза Чемберлена, теория приливов и гравитации Жана и Джеффри, гипотеза двойной звезды Рассела, гипотеза сверхновой звезды Хойла и межзвездная гипотеза Шмидта.
• Современные теории:  Современные теории утверждают, что необходимо выяснить, как образовалась Вселенная, тогда мы автоматически сможем найти формирование Земли. Ранние теории были сосредоточены исключительно на эволюции Земли и планет, тогда как современные теории пытаются решить вопросы создания Вселенной. Теория большого взрыва является примером современной теории.

Газообразная гипотеза Канта

Газообразная гипотеза Канта

• Иммануил Кант, немецкий философ, предложил свою собственную теорию происхождения Земли в 1755 году, которая была основана на законе всемирного тяготения Ньютона.
• Кант считал, что первоначальная субстанция была первоначально распределена и состояла из холодных, неподвижных, твердых частиц.
• Они столкнулись друг с другом из-за гравитации, которая произвела тепло, которое создало угловой момент, и оно начало вращаться.
• Позже он превратился в горячую туманность, которая начала вращаться, что привело к постепенному увеличению скорости.
• В результате этого вращения возникла мощная центробежная сила, создавшая кольца материи, которые, остыв, стали планетами и спутниками.

Критика теории Канта

• Кант утверждал, что Вселенная включает первичную материю, но не объяснял, откуда взялась первичная материя.
• Кант не объяснил источник энергии, вызвавший беспорядочное движение исходных частиц материи, которые сначала были холодными и неподвижными.
• Частицы первичной материи не могут столкнуться и произвести вращательное движение. Это неверная формулировка механизма.
• Кант считает, что скорость вращения туманности увеличивалась по мере роста ее размеров, что противоречит закону сохранения углового момента.

Небулярная гипотеза происхождения планет

Небулярная гипотеза Лапласа

Небулярная гипотеза Лапласа

• Теория Канта была пересмотрена в 1976 математика Лапласа. Согласно небулярной гипотезе, Солнце было окружено солнечной туманностью, состоящей в основном из водорода и гелия, а также пыли.
• Развитие облака в форме диска вызвано ударом и трением частиц.
• Планеты образовались из материала, связанного с молодым солнцем, в результате процесса аккреции.

Критика гипотезы туманности

• Происхождение туманности не объясняется гипотезой туманности.
• Не удалось объяснить источники тепла и движения туманности.
• Согласно небулярной гипотезе, поскольку туманность является газообразной, планета также должна быть газообразной, однако это не так. Гипотеза не может объяснить, как образование твердых планет вызывается туманностями домашнего газа.
• Планеты и спутники должны вращаться в том же направлении, что и туманность, однако это не так.

Планетозимальная гипотеза Чемберлина

Бинарная теория или планетозимальная гипотеза Чемберлена

Планетозимальная гипотеза Чемберлена

• В 1900 году Чемберлен и Моултон выдвинули эту теорию.
• Согласно этой теории, к Солнцу приблизилась еще одна блуждающая звезда. В результате сигарообразное расширение материала от поверхности Солнца было отделено.
• Солнце с его очень высокой температурой излучает горячий материал, называемый протуберанцами .
• Частицы этого материала объединились, чтобы сформировать планеты. В процессе выделялось много тепла.
• Отделившийся материал медленно конденсировался в планету по мере того, как проходящая звезда удалялась, а солнце продолжало вращаться.

Теория приливов и отливов Джин и Джеффри

Теория приливов и теорий гравитации Джин и Джеффри

Теория приливов и отливов Джин и Джеффри

• Джинс и Джеффри оба были учеными из Соединенного Королевства. Чтобы объяснить формирование Земли и нашей Солнечной системы, они предложили «приливную гипотезу Джинса Джеффриса».
905:13 Гравитационная сила двух звезд привела к формированию нашей Солнечной системы.
• Первобытное Солнце: Первобытное Солнце — это ранняя стадия Солнца.
• Вторгающаяся звезда: По сравнению с первобытным солнцем оно было намного больше и больше.
• Когда вторгшиеся звезды проходили достаточно близко к первобытному солнцу, на него поднимались волны горячего газа.
• Сигарообразные горячие газообразные частицы отделились от первичного солнца, когда вторгшаяся звезда была ближе всего к нему на всем пройденном расстоянии. Джинс и Джеффри называют нить сигарообразной.
• Поскольку центральные сектора нити были выпуклыми и содержали больше газового материала, сформировались более крупные планеты, такие как Юпитер и Сатурн. По обеим сторонам нити образовались планеты меньшего размера.

Критика теории приливов Джин и Джеффрис

• Планеты нашей Солнечной системы состоят из более тяжелого атомарного материала, но если материал планет образовался из Солнца, он должен состоять из более легкого атомарного материала, такого как гелий и водород.
• Процесс и механизм конденсации не объяснены.
• Во Вселенной звезды так далеко друг от друга, что мало шансов, что звезды вторгнуться друг в друга.
• Джин Джеффри не сообщила много информации о вторгшейся звезде и ее происхождении.
Гипотеза Рассела о двойной звезде сближаются с большей скоростью, что приводит к образованию планет.

Критика гипотезы двойной звезды Рассела

Вторгшаяся звезда и остаток звезды, из которой было выброшено вещество, не объясняются Гипотезой двойной звезды Рассела.

Гипотеза сверхновой Хойла

Гипотеза сверхновой Хойла

Изображение остатка сверхновой Кеплера в искусственных цветах, полученное рентгеновской обсерваторией Чандра
• В 1946 году Фред Хойл предложил эту теорию. Раньше Солнце было побратимом другой звезды, которая взорвалась из-за ядерных процессов, превративших более легкие компоненты в более тяжелые.
• В результате взрыва звезды-компаньона образовалось облако раскаленных газов, которое он называет «стадией сверхновой ». Поскольку ядро ​​удалялось далеко, гравитационная сила Солнца удерживала это газовое облако и остальную часть звезды вместе. Газовое облако на стадии сверхновой содержит железо и другие земные элементы.
• Земля, а также другие планеты и спутники образовались из этих частиц. Они вращались вокруг Солнца, потому что находились в его гравитационном поле, и постепенно охлаждались до твердой формы, в которой планеты и спутники существуют сегодня.

Межзвездная гипотеза Шмидта.

Межзвездная гипотеза Шмидта.

• Эти дискообразные туманности были далее разделены на кольца, каждое из которых содержало астероиды, которые в конечном итоге слились в планеты.

Критика межзвездной гипотезы Шмидта

Шмидт не вдавался в подробности о том, как появились эти таинственные вещества. Шмидт назвал эти черные частицы « межзвездная пыль «.

Теория Большого Взрыва

Теория Большого Взрыва

Хронология Теории Большого Взрыва

• 1931.
• Согласно теории большого взрыва, вся материя, составлявшая Вселенную, находилась в одном месте с объемом меньше атома, неограниченной температурой и бесконечной плотностью.
• Теория предполагает, что Вселенная в какой-то момент времени сконденсировалась в единую частицу, а затем начала бесконечно расширяться после мощного взрыва.
• Расширение позже породило туманности, которые, в свою очередь, слились в звезды и планеты.
• Научное сообщество единодушно соглашается, что возраст Вселенной составляет около 13,7 миллиардов лет.
• Примерно через 3 000 000 лет после Большого взрыва Вселенная становится прозрачной из-за образования атомной материи.

Заключение

Заключение

Было много теорий от разных личностей, но мы следуем современной теории происхождения земли. Таким образом, можно сделать вывод, что Земля образовалась 4,5 миллиарда лет назад из застывшего облака пыли и газов, оставшихся от образования Солнца.

Часто задаваемые вопросы

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: В чем принципиальное отличие рассуждений о происхождении Земли, данных Кантом и Лапласом?

Ответ:

Земля, согласно Иммануилу Канту, образовалась из мелких холодных частиц. Эта теория была пересмотрена Лапласом, предложившим небулярную теорию. Согласно одной из теорий, планеты были созданы из облака материала, связанного с могущественным солнцем.

Вопрос: Что такое гелиоцентрическая теория и кто ее предложил?

Ответ:

Николай Коперник, польский астроном, предложил гелиоцентрическую идею в качестве астрономической теории. Согласно этой теории, Солнце является центральным фокусом Солнечной системы, вокруг которого вращаются планеты и другие небесные тела.

Вопрос: Что такое Панталасса и Пангея?

Ответ:

В начале истории планеты суперконтинент под названием Пангея содержал практически все континенты. К ранней пермской эпохе Панталасса, мировой океан, окружавший Пангею, была завершена (от 299 до 273 миллионов лет назад).

Вопрос: Что такое планетезимали, связанные с теориями образования планет?

Ответ:

Planetesimals — это набор крошечных тел, из которых состоит планета. Гравитационное притяжение внутри звезд заставляет туманность формировать ядро, окруженное массивным вращающимся диском из газа и пыли. Облако газа начинает конденсироваться, и вещество, окружающее ядро, образует маленькие сферические частицы. В результате процесса сцепления из этих маленьких сферических объектов образуются планетезимали.

Вопрос: Какова была критика гипотезы о двойной звезде Рассела?

Ответ:

Вторгшаяся звезда и остаток звезды, из которой было выброшено вещество, не объясняются Гипотезой двойной звезды Рассела.

MCQ

MCQ

Вопрос: Рассмотрим следующие утверждения относительно небулярной теории Лапласа.

1. Солнце было окружено солнечными туманностями, содержащими в основном водород и кремний.
2. Столкновение частиц привело к образованию дискообразного облака, а планеты образовались в процессе аккреции.

Выберите правильные утверждения.

(a) Только 1

(b) только 2

(c) Оба

(d) Ни один из вышеуказанных

Ответ: (b) См. Объяснение

• в зависимости Согласно небулярной гипотезе, планеты образовались из облака вещества, связанного с молодым солнцем, которое медленно вращалось. Столкновение частиц привело к образованию облака в форме диска, а планеты образовались в процессе аккреции. Следовательно, утверждение 2 верно.
• Позднее, в 1950 году, русский астроном Отто Шмидт и немецкий астроном Карл Вейзаскар пересмотрели «небулярную гипотезу», согласно которой Солнце было окружено солнечными туманностями, состоящими в основном из водорода и гелия, а также из пыли.

  No related posts.