Kao stvarna oblast znanja koja u svom predmetu kombinuje anorgansku i organsku prirodu, hemija je integralna u punom smislu te reči, srodnu nauku, osmišljen da otkrije tajne nastanka života, objektivnu strukturu susjednih sistema razvoja prirodne stvarnosti. Kognitivne i društvene funkcije hemije zahtevaju najpažljiviju i najsveobuhvatniju analizu filozofskih osnova nauke, uključujući, pre svega, probleme hemijske evolucije, njene specifičnosti i odnosa sa fizičkim i biološkim, a delom i društvenim procesima.
Glavna teorijska disciplina koja proučava hemijski oblik kretanja materije je hemija, koja se danas diferencirala na mnoge discipline koje su neraskidivo povezane jedna s drugom. Sakupivši ogroman empirijski materijal, hemija je jedan od najvažnijih izvora za razvoj materijalističke dijalektike. Zauzvrat, ona sama kreativno koristi dijalektiku, koju diktira potreba za stvaranjem teorije koja generalizira i sintetizira različite kemijske discipline u jedinstvenu cjelinu.
Hemijski oblik kretanja materije rezultat je duge evolucije. Izuzetno je heterogena u svojoj osnovi i pokriva područje od najjednostavnijih hemijskih spojeva do proteinskih struktura koje nastaju abiotički. Mogu se razlikovati dvije velike faze u nastanku hemijskog oblika kretanja materije. Prva pojava hemijskih elemenata u astrofizičkim i nuklearnim procesima. Kako se u ovom slučaju ne formiraju hemijske veze, formiranje hemijskih elemenata nije direktan razvoj samih elemenata. hemijski sistemi. „Evolucija iznutra periodni sistem nije hemijske prirode." Druga faza - razvoj stvarnog hemijskog oblika kretanja materije - najpotpunije se odvija samo u planetarnim uslovima, u geohemijskim procesima. U povoljnim uslovima, hemijski sistemi su sposobni da generišu određene oblike života. Sam nastanak života jedan je od puteva evolucije. “Život je”, naglasio je F. Engels, “morao nastati kemijski.” Hemijska evolucija, koji je doveo do pojave primitivnih oblika života, djeluje direktno kao prebiološka evolucija. Svo bogatstvo raznih objekata hemijskog oblika kretanja materije nije nastalo odmah, već tek u toku duge evolucije. Hemijski oblik kretanja materije je evolucijski u svojoj osnovi. Nerazumijevanje ove evolucijske prirode dovodi do svih vrsta vitalističkih i teoloških koncepata u hemiji.
Hemijska evolucija je jedini put koji vodi do pojave života. Idealisti ili poriču ovaj put ili ga objašnjavaju kao posljedicu djelovanja duhovnog principa.
U stvari, do istih zaključaka neminovno vodi i koncept Jacquesa Monoda, koji pokušava da opovrgne dijalektički materijalizam, prethodno ga svrstajući, poput pozitivizma G. Spencera i učenja Teilharda de Chardina, u kategoriju pojmova u kojima je objektivno fenomeni su izvedeni iz zakona razvoja subjektivnog . Tako dijalektičkom materijalizmu pripisuje Teilhardovu ideju o određenom faktoru koji stvara pravac "kosmičke evolucije" prema čovjeku. Sam J. Monod ima negativan stav prema teoriji evolucije, o čemu svjedoči i njegova teza o prirodi DNK koja je apsolutno izolirana od utjecaja vanjskog svijeta, koji je potpuno nesposoban da “primi bilo kakvu informaciju iz vanjskog svijeta”. Ova teza nužno zahtijeva (kada se dosljedno predstavlja) prepoznavanje jednog čina stvaranja. J. Monod je uvjeren da su životni procesi potpuno svedeni na zakone na molekularnom nivou.
Njegov apsolutni redukcionizam, zapravo, negira kvalitativno nove karakteristike koje nastaju kao rezultat samorazvoja sistema i njihove integracije.
Koncept „svođenja“ svih karakteristika razvoja i funkcionisanja živih bića na zakone fizike i hemije je jasno mehanistički. Ali dosljedan mehanizam neminovno vodi svojoj suprotnosti – vitalizmu. Na primjer, Elsaser postulira postojanje posebnih biotoničnih zakona u neživoj prirodi, koji osiguravaju nastanak živih bića. On se verbalno odriče vitalizma, ali se ovi misteriozni zakoni, u suštini, ne razlikuju od vitalnost vitalisti. Elsaserove stavove analizira poznati fizičar E. Wigner. Zaključivši da je “prema kvantnoj mehaničkoj teoriji vjerovatnoća postojanja samogenerirajućih stanja nula”, on zatim piše “o dominantnoj ulozi takvog fenomena kao što je svijest” za samoorganizirajuće sisteme. Ovaj zaključak je prilično tipičan; konzistentan mehanizam, bez obzira na to iz kojih zakona mehanike - klasičnih, statističkih ili kvantnih - dolazi, a da nije u stanju razumjeti istorijskog porekla samih zakona (na primjer, bioloških), prisiljen je da se poziva na vodeću ulogu svijesti.
Na osnovu klasične statistike, zasnovane na pretpostavci o jednokratnoj pojavi proteinskog molekula, neotomist Vetter dolazi do zaključka da je potrebno 10,243 milijarde godina da se dogodi takav događaj. Odavde on izvodi zaključak o božanskom poreklu živih bića.
Klasična statistika, kao i fenomenološka termodinamika, i dalje je podložna proizvoljnom tumačenju, posebno drugog zakona termodinamike, na osnovu kojeg pokušavaju izvući iskreno vitalističke zaključke.
Takvi koncepti moraju biti podvrgnuti detaljnoj kritici sa stanovišta materijalističke dijalektike, uz uključivanje prirodnonaučnog materijala. U toku takve kritike mora se riješiti trostruki zadatak: prvo, potkrijepiti lažnost idealističkih tumačenja; drugo, materijalističko objašnjenje evolucijskih procesa, a posebno hemijske evolucije; treće, filozofsko uopštavanje prirodnonaučnog materijala, razvoj opštih filozofskih principa. Za razvoj ovih principa posebno je važna hemija koja je akumulirala obilje empirijskog i teorijskog materijala.
Hemijska evolucija je rezultat dugotrajnog razvoja, koji se odvija nizom međukoraka, koji imaju određeni smjer i prirodno vode u kvalitativno novo stanje materije. Razvoj hemijskih sistema ima karakteristike zajedničke svim sistemima u razvoju. Kao što je poznato, slične karakteristike, nezavisno od kvalitativnih specifičnosti sistema, proučava filozofija. „Svaki razvoj“, pisao je K. Marx, „bez obzira na njegov sadržaj, može se predstaviti kao niz različitih faza razvoja koje su međusobno povezane...“ Glavna pitanja teorije razvoja, koja važe i za hemijski oblik kretanja, jesu pitanja o početnom uzroku razvoja, njegovom pravcu i šta je uzrokovalo kvalitativno novo stanje koje je nastalo.
Pitanje razvoja, formiranja novog kvaliteta, krajnje je uopšteno i filozofsko. Njegova konkretizacija je pitanje nastanka života kao rezultat dugotrajne prebiološke evolucije. Riješite problem u uopšteno govoreći- znači osigurati ispravnu metodologiju za rješavanje konkretnih pitanja.
Kvalitativno novi sistemi koji nastaju kao rezultat bilo kojeg procesa nisu aditivni u odnosu na originalne. U procesu hemijske evolucije nastaju mnogi kvalitativno novi sistemi. Osim odgovora na pitanje o uzrocima i smjeru razvoja, ovdje je od velike važnosti razumijevanje uslovljenosti kvalitativno novog stanja. Razvoj na hemijskom nivou omogućava značajno otkrivanje nekih opštih filozofskih principa koji su važni za razjašnjavanje ove uslovljenosti. F. Engels je pokazao odnos između hemije i filozofije, otkrivajući, posebno, koristeći materijal hemije, mehanizam delovanja zakona prelaska kvantitativnih promena u kvalitativne, a zatim je, na osnovu ovog zakona, dao definicija same hemije. Na osnovu materijala savremene hemije trenutno se pokušava dalje razvijati zakon prelaska kvantitativnih promena u kvalitativne.
Kvalitativno novi sistemi koji nastaju kao rezultat razvoja imaju niz karakteristika u odnosu na originalne. Glavni će biti da se poboljša trenutak dinamike i složenosti. U ovom slučaju, kao što je već naznačeno, neizbježno dolazi do integracije imovine i strana. Nadalje, što je više komponenti uključeno u cjelinu, to veliki broj načine na koje se u njemu mogu međusobno povezati, utičući jedni na druge. Neizbežna posledica ovoga biće povećanje selektivnosti i jedinstvenosti svakog pojedinačnog sistema. O tome svjedoči gotovo neograničen broj vrlo raznolikih i specifičnih proteina, koji u svim slučajevima ne sadrže više od 22 aminokiseline različitog kvaliteta. I konačno, kao rezultat hemijske evolucije, takav aspekt sistema kao što je sposobnost refleksije, prvenstveno geneza sistema u razvoju i njihove interakcije, doživljava promjenu.
Moderna hemija je teorijska disciplina koja leži između fizičke i biološke teorije. Kako se razvija, prelazi sa kvalitativnih i polukvantitativnih koncepata na rigoroznije teorija količine. U njemu se široko koriste kvantni koncepti. Značajni uspjesi ostvareni u ovom pravcu su, istovremeno, praćeni raznim greškama koje su izražene ideološke i metodološke prirode. Koncept svođenja hemije na fiziku posebno izaziva mnogo direktno kontradiktornih tumačenja. O ovom konceptu se trenutno žestoko raspravlja.
Postoji strukturno-genetička veza između fizičkih, hemijskih i bioloških oblika kretanja materije; postoji evoluciona tranzicija od nižih ka višim oblicima kretanja. Poricanje takve tranzicije, u stvari, značiće poricanje evolucije oblika kretanja materije i materijalnog jedinstva svijeta. Prisustvo geneze jednih oblika iz drugih je osnova za tvrdnju o izvođenju višeg od nižeg. Između fizičkih, hemijskih i bioloških teorija, očigledno, treba da postoje prelazi, budući da slični prelazi objektivno postoje u prirodi između oblika kretanja. Identifikovanje prelaza i veza između teorija je izuzetno pogodno za integraciju naučnog znanja.
Nerazumijevanje dijalektičkog jedinstva oblika kretanja materije dovodi do njihovog oštrog suprotstavljanja. Takav stav dovodi do neutemeljenih zaključaka o djelovanju posebnih fizičkih zakona u živim bićima. Na primjer, K. S. Trincher govori o djelovanju četvrtog zakona termodinamike. Fizički zakoni su isti za živu i neživu materiju, ali iz toga ne proizilazi da hemijski i biološki zakoni nemaju specifičnosti. Njihova specifičnost leži u drugom području.
Moderna filozofske osnove hemije su u suštini određene analizom procesa hemijske evolucije. Pitanje hemijske evolucije posebno je relevantno jer se u njenim okvirima odvija prelazak iz neživog u živo. Ignorirajući ovu tranziciju, pokušaji da se biološko objasni direktno od fizičkog dovode do mehanizma (njegova raznolikost - fizikalizam), a postulacija o “japu” između živog i neživog i neuspješni napori da se otkrije biološko unutar fizičkog dovode do svih vrste preformacionizma i vitalizma.
Istraživanje hemijskog oblika kretanja materije je od velikog značaja za naučnu filozofsku teoriju i društveno-istorijsku praksu. Uz konkretna rješenja pojedinih pitanja, potrebno je razmotriti i filozofske probleme kemijskog oblika kretanja materije, jer „ko god se pozabavi pojedinim pitanjima, a da prethodno ne riješi ona opšta, neizbježno će na svakom koraku nesvjesno „naletjeti“ na te opšta pitanja.”
Hemijski oblik kretanja materije djeluje kao najviši oblik kretanja u neorganskoj prirodi. Kao prelazni između fizičkih i bioloških oblika kretanja, on ima integrativnu ulogu, osiguravajući jedinstvo, njihovu međusobnu povezanost i prelaz između njih. Hemijski oblik kretanja materije je od posebnog interesa za identifikaciju, proučavanje i konkretizaciju opšti principi sistemski razvoj, koji je teško izvodljiv na osnovu proučavanja fizičkog oblika kretanja materije zbog njenog komparativnog siromaštva i elementarnosti, ili biološki - zbog izuzetno visokog dinamizma i složenosti, koji ponekad zamagljuje razdvajanje glavnog od sekundarno i sekundarno.
Hemijska evolucija, prema modernoj nauci, poslužila je kao osnova za nastanak života u našem zvezdanom sistemu. Za nastanak života u Univerzumu moraju biti ispunjeni brojni uslovi: prisustvo nukleosinteze, formiranje zvijezda, trodimenzionalni prostor u kojem mogu postojati samo atomi, planetarni sistemi itd. Otkrića u oblasti kosmologije daju osnov za tvrdnju da je „život rezultat prirodnih procesa koji se dešavaju u Univerzumu“ (S. Ponnamperuma). U vezi sa životnim problemom, najvažniji element hemijske evolucije koja se odigrava u Univerzumu je transformacija ugljikovih spojeva koji su u osnovi nastanka zemaljskog života.
Ugljik je nesumnjivo jedan od najčešćih elemenata u svemiru, jer mu za svoju nukleosintezu nisu potrebni (poput lakih elemenata poput helijuma, dušika ili kisika) nikakvi neobični izvori energije, na primjer u obliku eksplozija “supernove”. Prisustvo ugljika je otkriveno u spektrima svih klasa zvijezda. Istina, u zvijezdama čija je površinska temperatura oko 25.000°C, ugljik se pojavljuje samo u joniziranom stanju ili u obliku atoma. Ali već u zvijezdama klase A s temperaturom površine od oko 10.000°C postoje uslovi koji pogoduju stvaranju jedinjenja ugljik-vodik. Broj ovih spojeva raste kako se temperatura zvijezda smanjuje. U slučaju Sunca, čija je površinska temperatura oko 6000 °C, utvrđeno je prisustvo najjednostavnijih ugljovodonika i cijanogena (P. Davis). Najzanimljivije u tom pogledu su karbonske zvijezde, koje se nazivaju i “crveni divovi”. Karakterizira ih značajan višak ugljika u odnosu na kisik, što ukazuje na postojanje značajne količine različitih ugljičnih spojeva u njihovoj atmosferi.
Prema rezultatima istraživanja engleskog astrofizičara F. Hoylea, u atmosferi ugljičnih zvijezda stalno se pojavljuju zrna grafita veličine nekoliko stotina angstroma, koja se pod utjecajem svjetlosnog pritiska potiskuju u međuzvjezdani prostor, formirajući oblaci grafitne prašine tamo i postaju izvor različitih jedinjenja ugljenika u ovoj sredini. Sada postoje indikacije da čestice kosmičke prašine imaju složena struktura- silikatno jezgro okruženo omotačem organskih supstanci, u kojem se očigledno odvijaju različiti hemijski procesi (J. Greenberg). Brojne zvijezde su mjesto primarne sinteze početnih ugljičnih jedinjenja, koja se mogu smatrati pretečima složenijih organskih jedinjenja. “Dobro poznati aforizam da smo mi i zvijezde napravljeni od istog materijala nisu prazne riječi. Atomi koji čine različite molekule atmosfere zemljine kore, rijeke, jezera i okeani, biljke i životinje, nastali su rođenjem Galaksije" (S. Ponnamperuma).
U Galaksiji se kontinuirano odvija proces formiranja novih zvijezda iz međuzvjezdane materije, ali u isto vrijeme zvijezde u nastajanju predaju dio svoje materije okolini koja ih okružuje, obogaćujući je jedinjenjima ugljika. Tako se u svemiru stvaraju uslovi pogodni za sintezu različitih organskih jedinjenja. U međuzvjezdanim oblacima plina i prašine mogu se razviti složeni kemijski procesi, uslijed čega se u svemiru nakuplja sve više jednostavnih i složenijih organskih tvari. Dakle, radio zapažanja pokazuju da u našoj Galaksiji oblaci koji stvaraju zvijezde uključuju organske međuzvjezdane molekule kao što su mravlja kiselina, formaldehid, etanol itd. (N. Scoville, J. Young), da u nekim područjima magline Andromeda postoje molekuli cijanida i formaldehida (A.S. Šarov).
Izvor ugljičnih spojeva koji nastaju u svemiru nisu samo vruće atmosfere zvijezda, već i ledena zrna međuzvjezdane prašine. To znači da ugljenik organska jedinjenja mogu nastati, postojati i evoluirati u vrlo širokom temperaturnom rasponu u rasponu od 300°K (atmosfera ugljičnih zvijezda) do 2°K (oblaci plina i prašine). To je glavni razlog što su atmosfere zvijezda, formiranje plina i prašine, te nebeska tijela poput kometa, kao i cijeli međuzvjezdani prostor, zasićeni velikim obiljem ugljika i njegovih spojeva (G.A. Gurzadyan).
Istraživanja u oblasti kvantne hemije hladnoće pokazala su da se, zahvaljujući specifičnom kvantnom fenomenu, takozvanom „efektu tunela“, hemijske reakcije mogu javiti čak i na temperaturama blizu apsolutne nule (V.I. Goldansky). Iz eksperimenata proizilazi da se reakcije polimerizacije čvrstih organskih supstanci odvijaju direktno prilikom ozračivanja supstance ultraljubičastim zračenjem već na temperaturi tekućeg helijuma (-269°C). Značaj ovih istraživanja je u tome što pokazuju mogućnost sinteze organskih molekula, koji čine osnovu žive materije, u uslovima kosmičke hladnoće pod uticajem kosmičkog zračenja. Očigledno, "efekat tunela" igra priličnu ulogu važnu ulogu u funkcionisanju biomolekula „radi“ i u oblasti duboke hladnoće i u oblasti temperatura iznad 200°K (V.I. Goldansky).
Jedan od glavnih procesa u osnovi funkcionisanja stvarnih biosistema je transfer (koristeći „tunel efekat“) elektrona u proteinu (E.G. Petrov). Kao rezultat, dolazi do restrukturiranja nuklearne konfiguracije makromolekule, što utječe na bioenergetiku stanice. Postoje dokazi da "tunelski efekti" u poliatomskim sistemima određuju formiranje takvih bioloških svojstava kao što su razdražljivost i ekscitabilnost (M.A. Shishlo, S.H. Kubli, V.P. Nuzhny).
Važnost kvantnomehaničkih istraživačkih metoda u biohemiji leži u činjenici da delokalizovani elektroni igraju glavnu ulogu u životnim procesima. Njihovi izvori su oni prirodni elementi koji čine većinu biohemijskih supstanci.
Poznato je da se živi sistemi sastoje od 99% vodonika, ugljika, dušika i kisika, pri čemu posljednja tri elementa najlakše stvaraju višestruke veze. Ovo takođe uključuje elemente koji su veoma važni za biohemijske procese, kao što su sumpor i fosfor. Ovih pet elemenata, čak iu slučaju jednostrukih veza, imaju "usamljeni par elektrona" koji mogu delokalizirati i vezati konjugirana mjesta. Stoga ne čudi da su sve „najvažnije biohemijske supstance povezane sa osnovnim funkcijama žive materije ili koje obavljaju te funkcije potpuno ili barem delimično spregnuti sistemi” (B. Püllman, A. Püllman).
Na spojeve s konjugiranim vezama koje čine glavne strukturne i funkcionalne jedinicežive ćelije uključuju nukleinske kiseline, proteine, energetski bogate fosfate i većinu enzima. Budući da su ova jedinjenja relativno složena, a priroda ne oprašta ekscese, oni imaju neku bitnu osobinu koja im omogućava da učestvuju u životnim procesima. Ovo svojstvo je delokalizacija elektrona, što daje molekulu dodatnu stabilnost (tj. može, na primjer, odrediti otpornost molekula na zračenje i predstavlja osnovu za odabir za molekularnom nivou) i pruža mogućnost takvih reakcija koje nisu tipične za molekule drugih vrsta. Dinamizam života je u skladu sa dinamikom "elektronskog oblaka" u konjugovanim molekulima. Stoga se takvi sistemi mogu smatrati originalna struktura, I kako glavna osnovaživot.
Specifičnosti filozofije hemije
Hemija, u saradnji sa drugim naukama i u bliskom savezu sa filozofijom, daje obiman, fundamentalni materijal za naučnika za razvoj naučnih i filozofskih pogleda na prirodu i svet oko sebe.
Poznato je da su praktična dostignuća hemije postala jedno od najvažnijih trenutaka tekuća naučna i tehnološka revolucija, a obim ljudske proizvodnje i hemijske aktivnosti postao je veoma uočljiv u svom uticaju na prirodu i društvo. Brzi rast hemizacije proizvodnje postavlja niz problema filozofske i sociološke prirode.
Ekonomska, politička, ideološka, moralna, estetska strana razvoja hemije i hemizacije proizvodnje, njihova uloga u napretku tehnologije, proizvodnih snaga, u odnosu društva sa prirodom, i posredne društvene posledice hemizacije, i obrnuti uticaj različitih društvenih faktora na tok razvoja hemijske nauke, na pravac praktične primene njenih dostignuća su neka od ovih pitanja.
Mogu se izdvojiti tri glavne grupe filozofskih pitanja u hemiji. Prvi od njih je povezan sa generalizacijom onoga što je nova hemija postigla u poznavanju materije, sa identifikacijom na koji način obogaćuje opštu naučnu sliku materije, prirode i kakav je ideološki značaj ostvarenih otkrića. Ovo je ontološki aspekt dostignuća hemije. Razvoj ovih pitanja omogućava da se sazna, da se bolje razume suština određenih pojava koje otkriva hemija, da se sagledaju njihove veze sa drugim – fizičkim i biološkim i drugim pojavama, da se sagleda njihovo mesto u zajednički sistem priroda. Razvijanje ovih pitanja neophodno je ne samo za razvoj opšteg naučnog pogleda na svet koji odgovara dostignutom nivou znanja o prirodi i za prilagođavanje daljih pravaca hemijskih istraživanja. Drugu i najobimniju grupu pitanja čine epistemološka i metodološka pitanja. Oni se dotiču same kognitivne aktivnosti hemičara, njegovih logičkih alata, analize razvoja hemijskog znanja o konceptima apstrakcija koje se koriste u hemiji, istraživačkim metodama itd. Rezultati spoznaje, uobličavajući se u obliku novih koncepata, principa, teorija, uvijek postaju oruđa za dalju spoznaju. Otkriti ne samo opći prirodnonaučni svjetonazorski značaj novih saznanja, već i njihov značaj u razvoju kognitivnog aparata nauke, njihovo funkcioniranje kao oruđa i sredstva spoznaje - to je zadatak istraživanja metodoloških i epistemoloških aspekata hemije. . Ova pitanja su dobila posebnu hitnost i značaj u kontekstu naglog razvoja moderne hemije, rastuće matematizacije i apstrakcije znanja. Treća grupa filozofskih pitanja u hemiji su pitanja koja se odnose na otkrivanje socijalni aspekt razvoj hemije i hemijske prakse. To su pitanja koja se odnose na transformaciju hemije u produktivnu snagu, u vezi sa činjenicom da koncepti koje je razvila nauka postaju oruđe za praktične aktivnosti ljudi da transformišu objektivnu stvarnost. Ovo su pitanja vezana za činjenicu da supstance koje proučava hemija nisu samo misteriozni predmet upornih naučno istraživanje, ali i ono što je čovječanstvu životno potrebno. Prisustvo ili odsustvo određenih vrsta supstanci, isporučenih hemijom sa mogućnošću da se supstanca prepravi, kontroliše njena svojstva i transformacije, sve je to značajan faktor društveni razvoj i značajno utiče na različite aspekte društva. Naravno, podjela filozofskih problema hemije u ove tri grupe je prilično proizvoljna. Zakoni postojanja, objektivnog svijeta i zakoni znanja, mišljenja nisu nešto apsolutno nezavisno jedno od drugog, oni su ujedinjeni, poklapaju se i u određenom smislu su identični. Subjektivna dijalektika, dijalektika pojmova, odraz je dijalektičkog kretanja stvarnog, objektivnog svijeta. Stoga se prva grupa pitanja (ontološki aspekt) ne može u potpunosti odvojiti od epistemoloških problema. Opšta naučna slika prirode i materije je rezultat znanja; izražava se u konceptima, u apstrakcijama i nosi pečat epistemološke, metodološke pozicije istraživača i sama zauzvrat deluje kao instrument znanja, osnova za unapređenje kognitivnog aparata nauke, nastanak i rešavanje epistemoloških i metodološka pitanja (na primjer, za analizu promjena u strukturi naučna teorija). Grupa pitanja koja se tiču društvenog aspekta hemije takođe se ne može u potpunosti odvojiti od epistemoloških i ontoloških. Razvoj epistemoloških i svjetonazorskih problema u nauci uvijek nosi pečat ideološke borbe i društvenih procesa svog vremena. Ideološki značaj pojedinih dostignuća hemije nije ograničen samo na činjenicu da oni daju podatke za razjašnjavanje opštih ideja o prirodi. Mjesto i uloga hemije i hemijske aktivnosti čovječanstva u ukupnoj slici postojanja može se potpunije otkriti samo uzimajući u obzir njihov društveni aspekt, njihov utjecaj na živote ljudi, na stanje odnosa društva i prirode. Filozofska pitanja hemije, kao i bilo koje druge posebne nauke, nisu apsolutno nezavisna pitanja van nje, pitanja koja se tiču samo pojedinačnih amatera koji žele da zadovolje svoju dokonu radoznalost. Bez pretjerivanja se može reći da su filozofska pitanja jedna od nezamjenjivih komponenti u razvoju naučnih i praktični problemi hemija. Unija hemije i filozofije odvijala se kroz njihovu istoriju. Biti sastavni dio u istoriji formiranja opšte prirodnonaučne slike sveta, istoriji znanja hemijska svojstva supstance, istorija praktičnog ovladavanja njima, bila je usko isprepletena sa istorijom razvoja čovekovog odnosa sa spoljnim svetom, sa istorijom poznavanja materijalne i duhovne strane ovih odnosa. Istorija hemije uverljivo pokazuje da su se mnogi značajni predstavnici ove nauke odlikovali visokom filozofskom, epistemološkom kulturom i uvek su, u jednoj ili drugoj meri, pokazivali interesovanje za ideološku, metodološku i društvenu stranu razvoja hemije i prirodu. a nivo njihove filozofske pozicije uvijek se ogledao u smjeru metoda i rezultata njihovog istraživanja. Pitanja opšte ideološke prirode i pitanja koja se tiču zakona znanja posebno su blisko utkana u svakodnevne aktivnosti hemičara. Hemijska nauka je sada na ivici ogromnog uzleta. Moraće da otkrije procese formiranja minerala u zemljinoj kori, hemijskih jedinjenja na drugim planetama i zvezdama, da prodre u veoma tajna mesta biohemijskih transformacija, industrije oružja, Poljoprivreda, zdravstvo s novim sintetičkim lijekovima. Uspjesi koje je hemija postigla u poznavanju prirode bili su rezultat bliskog jedinstva u razvoju hemijska teorija i praksa. Razvoj hemije uverava u potrebu daljeg dubljeg proučavanja mehanizama naučnog mišljenja hemičara, njene „tehnologije“, njenih karakteristika u različitim fazama hemijske nauke. Epistemološka analiza kognitivne aktivnosti hemičara, njegovih apstrakcija, modela i primenjenih metoda simplifikacije i idealizacije važna je prvenstveno za same hemičare. Nedovoljno razumijevanje djelovanja i prirode sredstava spoznaje, njihovog porijekla i mogućnosti obično se pokaže kao uzrok metodoloških grešaka u istraživanju i zaključcima, bespomoćnosti pred naletom metafizičkih i idealističkih spekulacija o epistemološkim poteškoćama u zamjeni jednog apstrakcija sa drugim, što dovodi do rasipanja naučnog truda i materijalnih resursa. U zaključku možemo reći da filozofska pitanja hemije nisu pitanja bez čijeg rješenja se ova nauka može brzo i uspješno razvijati. Ova pitanja, na ovaj ili onaj način, djeluju kao jedna od komponenti u razvoju specifičnog naučni problemi savremenoj hemiji, posebno njenim velikim teorijskim problemima, te u svakodnevnim aktivnostima hemičara u sticanju novih znanja o materiji, u pretvaranju prirodnih supstanci u materijalna dobra vitalna za ljude.
2014-05-31Abiogeneza i spontano nastajanje. Drevni mudraci su prvi izrazili svoje misli o tome kako se život pojavio na Zemlji. Čak i tada su pretpostavljali da su živi organizmi nastali iz neorganske materije. U antičko doba, ideja o spontanom nastanku (spontanom nastanku) živih bića iz neživih materijala uzimana je zdravo za gotovo. U srednjem vijeku ideje o poreklu života poprimile su oblik vjerske dogme. Jedan od njegovih postulata bila je ideja o nastanku živih bića iz zemlje u procesu propadanja pod uticajem životvornog duha.
Tijekom renesanse aktivno se širila legenda o homunkulusu - sićušnom čovjeku koji se može stvoriti od gline, zemlje ili druge nežive materije uz pomoć magičnih čarolija i rituala.
Pogrešnost ideje o spontanom nastanku života dokumentovao je italijanski lekar Francesco Redi (1626-1698). Izveo je niz eksperimenata koji su pokazali da se mušice, suprotno onome što se tada vjerovalo, razvijaju iz jaja koja polože ženke, a ne nastaju same od trulog mesa. Dakle, Redi je uzeo dva komada mesa, stavio ih u dva glinena lonca, od kojih je jedan prekrio dimom. Nakon nekog vremena, larve su se razvile u otvorenom loncu, ali u zatvorenom nije bilo znakova larvi ili muha. Stoga je naučnik zaključio: muhe sjede na trulom mesu i u njemu polažu ličinke, zbog čega se rađaju nove mušice.
Međutim, većina biologa do 19. stoljeća. Nije bilo sumnje da sve životinje posjeduju svojstvo spontanog generiranja. jednoćelijskih organizama. Ovu ideju je tek 1865. godine razotkrio izvanredni mikrobiolog Louis Pasteur (1822-1895). Do tada je već bilo poznato da nakon dužeg ključanja u posudi sa čepom u bilo kojem mediju, ona ostaje sterilna sve dok se boca ne zatvara. Međutim, pristalice ideje o spontanom naraštaju ovo iskustvo nije uvjerilo. Vjerovali su da je za spontano nastajanje potreban čist, a ne zagrijan zrak. Stoga je, po Pasteurovoj narudžbi, posebno izrađena tikvica sa vratom zakrivljenim u obliku labudovog vrata (sl. 197). Hranjivi bujon kuhan u takvoj tikvici nije uzgajao bakterije na isti način kao u tikvici zatvorenoj čepom. Pasteur je to objasnio činjenicom da se mikroorganizmi koji prodiru u takvu tikvicu zajedno sa zrakom talože se na pregibima vrata. Potvrdio je svoje riječi protresanjem bočice tako da je čorba isprala zidove vrata. Nakon toga, nakon nekog vremena, u bujonu su se pojavile bakterije. Tako je L. Pasteur dokazao da je u okruženju bez mikroorganizama njihovo formiranje nemoguće čak i pod idealnim uslovima.
Sada utočište ideje o spontanom nastanku organizama ostaje kreacionizam - religiozno-filozofski koncept koji različitost žive prirode, čovečanstva, Zemlje i Univerzuma smatra činom božanskog stvaranja.
Poricanje ideje o mogućnosti spontanog stvaranja organizama u savremenim uslovima ne protivreči naučnim idejama da je život na Zemlji nastao iz neorganske materije pre više milijardi godina kao rezultat hemijske ili, kako se još naziva, prebiološke evolucije. Ideja o prebiološkom razvoju prirode, koja je dovela do formiranja života, nazvana je abiogeneza (od grčkog A - ne, do bios i geneza). Danas se vjeruje da se evolucija života na našoj planeti sastoji od dvije faze: abiogeneze i biogeneze - same biološke evolucije, kada živi organizmi potječu samo od živih organizama.
Hemijska evolucija. Materijalna suština tijela živih organizama je prilično jednostavna. Građeni su od polimernih organskih spojeva, čija su osnova spojevi atoma ugljika. Proces života nije ništa više od skupa uređenih, koje teku jedno iz drugog, hemijske reakcije. Mentalno razlažući ćeliju na pojedinačne strukture i makromolekule od kojih je izgrađena, te tjelesni metabolizam prvo na biohemijske cikluse, a zatim na pojedinačne reakcije, lako je zamisliti logiku postepenog usložnjavanja strukture kemijskih spojeva i reakcija, koje moglo se dogoditi prije milijardi godina. U laboratorijskim uvjetima koji oponašaju uvjete primitivne Zemlje moguće je najprije sintetizirati najjednostavnija biogena jedinjenja, zatim od njih dobiti biopolimere koji imaju katalitičku aktivnost, a zatim i strukture koje nalikuju ćelijskoj membrani. Dakle, moguće je dokazati fundamentalnu mogućnost hemijske evolucije - progresivni proces nastanka novih hemijskih jedinjenja, složenijih i visoko organizovanih u odnosu na originalne supstance, koji su se desili na Zemlji pre pojave života.
Osnovni principi koncepta hemijske evolucije su sledeći.
Život na Zemlji je nastao prirodno iz neorganskih supstanci uz utrošak energije koja je došla izvana.
Nastanak života je proces pojave sve novih hemijskih jedinjenja i hemijskih reakcija.
Hemijska evolucija je proces koji se odvijao milijardama godina u vrlo specifičnim uslovima pod uticajem moćnih spoljašnjih izvora energije.
Važnu ulogu u kemijskoj evoluciji odigrala je prebiološka selekcija, koja je prije svega doprinijela nastanku kompleksnih spojeva u kojima je sposobnost metabolizma tvari bila kombinovana sa sposobnošću da se same reproduciraju.
Ključni faktor u procesu hemijske evolucije bio je faktor samoorganizacije, svojstven svim složenim sistemima, koji uključuju organske molekule.
Da li je moguće, u savremenim uslovima na Zemlji, pronaći granično stanje između neživog i živog? Ispostavilo se da je to moguće. To su isti virusi koji pokazuju svojstva i živih i neživih, iako, prema većini naučnika, nemaju nikakve veze s kemijskom evolucijom i porijeklom života. Zanimljivije je otkriće nečeg potpuno novog. granično stanje između živog i neživog - takozvane nanobakterije. To su vrlo male sferne tvari koje po veličini ne premašuju viruse. mogu se videti samo u elektronski mikroskop. Većina naučnika ih smatra biomineralima. Nanobakterije su sposobne za samoreprodukciju u prisustvu određenih vitamina. njihova reprodukcija se odvija samokopiranjem. Nanobakterije ne sadrže DNK, RNK ili bilo koji protein. Hemijski procesi u ovim supstancama odvijaju se drugačije nego u prokariota, a brzina njihovog rasta je hiljadama puta manja nego u bakterijama.
Moderne ideje o glavnim fazama abiogeneze. Formiranje organskih spojeva uobičajenih u živoj prirodi izvan tijela prolazi kroz nekoliko faza.
1. Sinteza organskih monomera: organske kiseline, aminokiseline, ugljikohidrati, dušične baze. Za to je primitivna Zemlja imala sve uslove: količinu vode, metana, amonijaka i cijanida, odsustvo kiseonika i druge oksidacije Njuvačiva (atmosfera se u prirodi smanjivala), kao i višak slobodne energije u oblik ultraljubičastog zračenja, električnih pražnjenja i vulkanske aktivnosti.
Eksperimentalno je dokazana mogućnost sinteze aminokiselina i drugih niskomolekularnih organskih spojeva iz kemijskih elemenata i neorganskih spojeva. U tu svrhu, komponente atmosfere tadašnje Zemlje ( ugljen-dioksid, metan i amonijak, vodena para) stavljeni su u zatvorenu tikvicu i kroz ovu smjesu su propuštena električna pražnjenja (Sl. 198). Kao rezultat toga, bilo je moguće sintetizirati niz relativno složenih biogenih spojeva: aminokiseline (glicin, alanin, asparaginska kiselina), jantarnu i mliječnu kiselinu i druga niskomolekularna organska jedinjenja. Slični rezultati su dobijeni više puta, uključujući korištenje drugih izvora energije, drugih plinova i njihovih različitih odnosa. S obzirom na to da su desetine jednostavnih organskih spojeva sada pronađene u međuplanetarnom prostoru, može se sasvim razumno pretpostaviti da je milijardama godina prije pojave života koncentracija organskih spojeva na Zemlji na nekim mjestima mogla biti prilično visoka. Otopljeni u vodi, formirali su takozvani "primarni bujon".
2. Sinteza organskih polimera, izvedena iz postojećih monomera, postala je sljedeća faza kemijske evolucije. Katalizatori mogu biti metalni joni, a matrica mogu biti čestice gline. Kao rezultat ovog procesa, u „primarnom bujonu“ (podsjetimo, od kojeg se grade dvije komponente masti) nastaju različiti polipeptidi i jednostavni lipidi. Kombinovali su se jedni s drugima, formirajući složene multimolekularne komplekse - koacervate (od latinskog Coacervatus - skupljeni zajedno), koji su imali izgled kapi sa jasnim granicama (Sl. 199). Koacervati su već bili sposobni da apsorbuju razne supstance, u njima su se odvijale različite reakcije, posebno polimerizacija monomera, koja je dolazila izvana. Zbog ovih reakcija, kapi bi mogle narasti – povećati volumen, a nakon dostizanja kritične mase, umnožiti se – razbiti se na kapi-ćerke.
U procesu transformacije hemije u nauku, dogodila se takozvana hemijska evolucija, a prekretnica ovog revolucionarnog procesa nastala je nakon što je francuski prirodnjak Lavoisier 1777. godine stvorio teoriju sagorevanja sa opisom uloge kiseonik. Istovremeno je započela revizija svih temeljnih koncepata i glavnih principa hemije, promijenila se terminologija i nomenklatura supstanci.
Osnovni kurs
1789. godinu obilježilo je objavljivanje Lavoisierovog udžbenika, koji je odmah postao glavni vodič za teoretičare i praktičare nauke u nastajanju. "Osnovni kurs hemije" je već imao prvu listu na svetu - tabelu jednostavna tela, gdje su navedeni poznati hemijski elementi. Osnova ove Lavoisierove knjige bila je upravo teorija izgaranja kisika, kroz koju je kemijska evolucija bila usmjerena potpuno novim putem. Najvažnija stvar u određivanju elementa je iskustvo; to je naučnik izabrao kao glavni kriterij, a Lavoisier nije uzeo u obzir sve što nije eksperimentalno potvrđeno, na primjer, atomsko ili Lavoisier.
Hemijska evolucija išla je putem zakona koje je on formulirao - o očuvanju mase, o prirodi svojstava spojeva, o njihovim razlikama u elementarnom sastavu. Tada je hemija poprimila oblik nezavisne nauke, eksperimentalno proučavajući sastav tela. Hemijska evolucija nije mogla bez racionalizacije teme, pa je čovječanstvo konačno napustilo alhemijsku prošlost, budući da su se ideje o prirodi materije i njenim svojstvima radikalno i vrlo brzo promijenile. A poticaj za ovaj proces bilo je Lavoisierovo istraživanje. Sada čak i školarci znaju da faze hemijske evolucije (ili prebiotske evolucije) treba uzeti u obzir iz vremena koje je prethodilo.U osamnaestom veku niko nije imao takve ideje o svetu.
Život
Hemijska evolucija Zemlje započela je na apsolutno beživotnoj planeti, kada su iz neorganskih molekula postupno počele nastajati organske tvari, na koje su posebno utjecali faktori energije i selekcije. Razvili su se procesi samoorganizacije, koji su karakteristični i za relativno složene sisteme. Dakle, ugljenik se pojavio na Zemlji. Tačnije, prvo su se pojavile molekule koje sadrže ugljik, koje su bile od fundamentalnog značaja ne samo za nastanak, već i za dalji razvoj bilo koje žive materije.
Još uvek ne znamo u čemu je suština hemijske evolucije ranim fazama razvoj života. Ono što je poznato o hemiji bilo koje supstance ograničava evolucijski proces na granice postulata voda-ugljik. Možda postoje opcije za drugačiji način postojanja u Univerzumu, a naše proteinsko porijeklo nije jedini izlaz. Ovdje je ostvarena jedinstvena kombinacija polimerizacijskih kvaliteta ugljika sa svojstvima depolarizacije vodena sredina, koji je u tečnoj fazi. Pokazalo se da su ovi uslovi dovoljni za početak hemijske evolucije života, ali i neophodni za razvoj čitave raznovrsnosti nama poznatih oblika života.
Pokretanje procesa
Čovječanstvo ne zna sve ni o svojoj kolijevci. Posebno o tome gdje i kada su počele faze hemijske evolucije na Zemlji. I o ovome možemo samo da nagađamo. Ovdje je, prvo, moguć apsolutno svaki vremenski okvir.
Kada se završio drugi ciklus formiranja zvijezda, kada su se proizvodi eksplozije zgusnuli i dali međuzvezdane svemirske elemente zvane teški, sa masom većom od dvadeset šest. Kada su zvezde, već u drugoj generaciji, stekle sopstvene planetarne sisteme, gde su već postojale dovoljne količine potrebnih teških elemenata. Suština hemijske evolucije mogla se shvatiti u bilo kom trenutku nakon Velikog praska u intervalu od pola milijarde do milijardu i po godina.
Gde je život počeo
Odakle je to moglo nastati, također je otvoreno pitanje. S obzirom na stvaranje mnogih dovoljno vjerojatnih uslova, pokretanje kemijske evolucije moglo bi se dogoditi u gotovo svakom okruženju. To uključuje unutrašnjost planeta, dubine okeana i površine, čak i protoplanetarne formacije.
Štaviše, oblaci međuzvjezdanog plina mogu poslužiti i kao odskočna daska za napad žive tvari na beživotnost, a to potvrđuju i organske tvari koje su tamo otkrivene – alkoholi i šećeri, aldehidi, glicin aminokiseline i još mnogo toga, što može poslužiti kao početni materijal za nastanak života kroz početak hemijske evolucije.
Teorija
Drevna Zemlja čuva svoje tajne, a čovječanstvo još nema pouzdane informacije o geohemijskim uvjetima svog postojanja prije pojave života. Geološka istraživanja ne mogu zadovoljiti sva pitanja koja se postavljaju, pa se astronomija naširoko koristi za proučavanje. Tako se gradi teorija hemijske evolucije. Današnji uslovi na Veneri ili Marsu smatraju se sličnima Zemlji u određenim fazama hemijske evolucije.
Eksperimenti se izvode na modelima i na taj način se dobijaju svi nama poznati osnovni podaci. Na primjer, simulacijom raznih hemijske kompozicije i klimatskim uslovima u atmosferi, hidrosferi i litosferi, dobijeni su složeni organski molekuli. Eksperimentalno dobijanje novih podataka uvek obogaćuje teoriju u izgradnji. Stoga su iznesene brojne hipoteze o specifičnim mehanizmima i direktnim pokretačkim silama hemijske evolucije koja se dogodila.
Istraživanja u Rusiji
Život na Zemlji nastao je zahvaljujući abiogenezi, odnosno rađanju organskih spojeva, čije je prisustvo karakteristično za živu prirodu izvan svakog organizma i bez i najmanjeg sudjelovanja enzima. Ovo je prva faza kada živa bića nastaju iz neživih stvari.
Prema pretpostavci akademika Oparina dvadesetih godina XX veka, rastvori visokomolekularnih jedinjenja su u stanju da formiraju određene zone u kojima je njihova koncentracija povećana, a odvojenost od spoljašnje sredine ih ne sprečava da se sa njom razmenjuju. Ove zone se nazivaju koacervati ili koacervatne kapljice.
U inostranstvu
Prvu abiogenu sintezu izvedenu u uvjetima primitivne Zemlje izveo je 1953. Stanley Miller, sintetizirajući aminokiseline s drugim organskim tvarima. Kasnije se pojavila teorija hiperciklusa, koja objašnjava manifestacije života u evoluciji prisustvom kompleksa katalitičkih reakcija koje slijede jedna za drugom, gdje proizvod prethodnog postaje katalizator sljedećeg.
Američki biolozi su tek 2008. godine stvorili prvu "protoćeliju", koja je kroz ljusku masnih kiselina i lipida mogla da dobije nukleotidne monofosfate iz okruženje. Ovi gradivni blokovi aktivirani imidazolom su apsolutno neophodni za sintezu DNK. A 2011. godine u Japanu su stvorene vezikule sa elementima DNK ispod kationske ljuske, koje su bile sposobne za dijeljenje, budući da su lančana reakcija, repliciranje DNK.
Glavne hipoteze
Hemijska evolucija života na Zemlji u hipotezama objašnjava sljedeće fundamentalne tačke.
- Potreba da se na Zemlji ili u svemiru pojave uslovi pod kojima se odvija autokatalitička sinteza molekula koji sadrže ugljik, a sinteza mora imati velike količine i značajnu raznolikost, dovoljnu da započne proces kemijske evolucije.
- Pojava protocelularnih struktura koje proizlaze iz gore opisanih molekula. Ove stabilne zatvorene jedinice su izolirane od okoline, metabolizam tvari i energija u njima se odvija selektivno. Tako nastaju protocelularne strukture.
- Nastali agregati stiču sposobnost da samostalan razvoj- samoreplikacija i samopromjena svih informacijskih hemijskih sistema. Tako nastaju elementarne jedinice nasljednog koda.
- Sljedeća faza je pojava međuzavisnosti između funkcija enzima i svojstava proteina s RNK i DNK kao nosiocima informacija. Tako nastaje stvarni kod naslijeđa koji je neophodan za biološku evoluciju.
Otkrića
Kao što je već pomenuto, Aleksandar Oparin je otkrio koacervate još dvadesetih godina prošlog veka. Nadalje, Stanley Miller i Harold Urey su 1953. godine opisali pojavu jednostavnih biomolekula u simuliranoj drevnoj atmosferi i proces njihovog nastanka. Zatim je Sydney Fox ispričao svijetu o protenoidnim mikrosferama. Godine 1981. T. Check i S. Altman su bili u mogućnosti da posmatraju autokatalitičku podelu RNK, kako ribozimi mogu da kombinuju informacije i katalizu u molekulu, „isključujući“ se iz lanca i povezujući preostale „krajeve“.
Godine 1986. W. Gilbert iz Cambridgea razvio je ideju RNK svijeta, a prvi sistem koji se samoreplicira na osnovu DNK predstavio je u isto vrijeme Gunter von Kiedrowski iz Njemačke, što je bio veliki doprinos razumijevanju sebe. -replikacijski sistemi i njihove funkcije rasta. Nauka je brzo krenula naprijed u ovom smjeru: Manfred Eigen je otkrio hiperciklus, evoluciju ansambala RNK molekula, a Julius Rebeck stvorio je prvu umjetnu molekulu koja se samoreplicira u hloroformu.
Svemir i Zemlja
U NASA-inom centru za svemirske letove, John Corlis je proučavao proces snabdijevanja energijom i kemikalijama iz termalnih izvora mora, koji čine kemijsku evoluciju neovisnom o svemirskom okruženju; oni i dalje pružaju stalno stanište za originalne arheobakterije. U svijetu željeznih sulfida pojavile su se brojne hipoteze Günter Wächtershäusera.
On je opisao prve samoreplicirajuće strukture sa metabolizmom koje su nastale na površini pirita (gvozdenog sulfida), koji je davao energiju neophodnu za metabolizam. Pod selektivnim pritiscima, rastući i raspadajući kristali pirita mogu rasti i umnožavati se, stvarajući različite populacije. Minerali gline su također pomno proučavani u pogledu pojave organskih molekula. Ipak, jedinstven model hemijske evolucije još ne postoji, jer osnovni principi kretanja ovog procesa još nisu otkriveni.
Jedinstvo nastanka života na Zemlji i razlozi heterogenosti i raznolikosti živih organizama
Izvedeno:
student prirodno -
Geografski fakultet
gr. BI – 11
Frolova Alla Aleksandrovna
Uljanovsk, 2014
Poglavlje I. Jedinstvo porekla. 3
1. 1. Predbiološka (hemijska) evolucija. 3
1. 2. Glavni stadijumi hemijske evolucije. 3
Poglavlje II. Razlozi heterogenosti i raznolikosti. 7
Korištene knjige. 10
Poglavlje I. Jedinstvo porekla.
Prebiološka (hemijska) evolucija.
Prema većini naučnika (prvenstveno astronoma i geologa), Zemlja se formirala kao nebesko telo pre oko 5 milijardi godina. kondenzacijom čestica oblaka gasa i prašine koji rotiraju oko Sunca.
Redukciona priroda Zemljine primarne atmosfere izuzetno je važna za nastanak života, budući da su supstance u redukovanom stanju pod određenim uslovima sposobne da međusobno deluju, formirajući organske molekule. Nedostatak slobodnog kisika u atmosferi primarne Zemlje (gotovo sav Zemljin kisik bio je vezan u obliku oksida) također je važan preduvjet za nastanak života, jer kisik lako oksidira i time uništava organske spojeve. Stoga, u prisustvu slobodnog kiseonika u atmosferi, dolazi do akumulacije drevna zemlja značajne količine organske materije ne bi bile moguće.
Glavne faze hemijske evolucije.
Kada temperatura primarne atmosfere dostigne 1000°C, počinje sinteza jednostavnih organskih molekula, kao što su aminokiseline, nukleotidi, masna kiselina, jednostavnih šećera, polihidričnim alkoholima, organskim kiselinama, itd. Energija za sintezu se dobija od munje, vulkanske aktivnosti, tvrdog kosmičkog zračenja i, konačno, ultraljubičastog zračenja Sunca, od kojeg Zemlja još nije zaštićena ozonskim štitom.
Kada je temperatura primarne atmosfere pala ispod 100°C, na Zemlju su pale tople kiše i pojavio se primarni okean. S protokom kiše, abiogeno sintetizirane organske tvari ušle su u primarni okean, što ga je pretvorilo u razrijeđenu “primarnu juhu”. Očigledno, upravo u primarnom oceanu počinju procesi formiranja od jednostavnih organskih molekula - monomera - složenih organskih molekula - biopolimera.
Do stvaranja biopolimera (posebno proteina iz aminokiselina) moglo bi doći iu atmosferi na temperaturi od oko 180°C. Osim toga, moguće je da su na drevnoj Zemlji aminokiseline bile koncentrisane u rezervoarima za sušenje i polimerizirane u suhom obliku pod utjecajem ultraljubičastog svjetla i topline tokova lave.
Polimerizacija nukleotida je lakša od polimerizacije aminokiselina. Pokazalo se da u otopinama s visokim koncentracijama soli pojedinačni nukleotidi spontano polimeriziraju, pretvarajući se u nukleinske kiseline.
Život svih modernih živih bića je proces kontinuirane interakcije najvažnijih biopolimera žive ćelije – proteina i nukleinskih kiselina.
Dakle, misterija nastanka života je misterija porekla mehanizma interakcije između proteina i nukleinskih kiselina.
Gdje se razvio složeni proces interakcije između proteina i nukleinskih kiselina? Prema teoriji A.I. Oparin, takozvane koacervatne kapi postale su mjesto rođenja života.
Hipoteza za pojavu interakcije između proteina i nukleinskih kiselina:
Fenomen koacervacije je da se pod određenim uslovima (npr. u prisustvu elektrolita) iz rastvora odvajaju visokomolekularne supstance, ali ne u obliku taloga, već u obliku koncentrisanijeg rastvora - koacervata. . Kada se protrese, koacervat se raspada na pojedinačne male kapljice. U vodi su takve kapi prekrivene hidratantnom ljuskom (ljuskom od molekula vode) koja ih stabilizira - Sl. 2.4.1.4.
Koacervatne kapi imaju neki privid metabolizma: pod utjecajem čisto fizičko-hemijskih sila, mogu selektivno apsorbirati određene tvari iz otopine i ispuštati njihove produkte raspadanja u okolinu. Zbog selektivne koncentracije supstanci iz okoline mogu rasti, a kada dostignu određenu veličinu počinju da se „množe“, pupaju male kapljice, koje zauzvrat mogu rasti i „pupaju“.
Kapljice koacervata koje nastaju kao rezultat koncentriranja proteinskih rastvora tokom mešanja pod uticajem talasa i vetra mogu se prekriti ljuskom lipida: jednom ljuskom, koja podseća na micele sapuna (sa jednom kapom koja se odvoji od površine vode prekrivene lipidni sloj), ili dvostruka ljuska, koja podsjeća na ćelijsku membranu (sa ponovljenim padanjem kapi prekrivene jednoslojnom lipidnom membranom na lipidni film koji prekriva površinu rezervoara).
U laboratorijskim uslovima lako se simuliraju procesi nastanka kapljica koacervata, njihov rast i „pupanje“, kao i njihovo „oblačenje“ membranom lipidnog dvosloja.
Za kapljice koacervata postoji i proces "prirodne selekcije" u kojem se najstabilnije kapljice zadržavaju u otopini.
Unatoč vanjskoj sličnosti kapljica koacervata sa živim stanicama, kapljice koacervata nemaju glavna karakteristikaživljenje - sposobnost tačne samoreprodukcije, samokopiranja. Očigledno, prekursori živih ćelija bile su takve koacervatne kapljice, koje su uključivale komplekse molekula replikatora (RNA ili DNK) i proteina koje oni kodiraju. Moguće kompleksi RNA-protein dugo vrijeme postojale izvan koacervatnih kapljica u obliku takozvanog „gena slobodnog života“, a možda se njihovo formiranje dogodilo direktno unutar nekih koacervatnih kapljica.
Izuzetno složeno, nije potpuno razumljivo moderna nauka proces nastanka života na Zemlji odvijao se sa istorijska tačka vid izuzetno brz. Već 3,5 milijardi godina tzv. hemijska evolucija je završila pojavom prvih živih ćelija i započela je biološka evolucija . (URL: http://www.grandars.ru/shkola/geografiya/proishozhdenie-zhizni (datum pristupa: 28.09.2014).