Ερευνητική υπόθεση
Εάν η ζωή προέκυψε με αβιογενή τρόπο, τότε η επανεμφάνιση της ζωής στη γη είναι αδύνατη.Στόχοι έρευνας
Μάθετε εάν η εμφάνιση ζωής στη Γη είναι δυνατή τώρα;Πρόοδος
1. Ανασκόπηση βιβλιογραφίας και χρήση του Διαδικτύου για το ερευνητικό πρόβλημα.2. Απάντηση στο ερώτημα: Είναι εφικτή τώρα η εμφάνιση ζωής στη Γη;
Αποτελέσματα έρευνας
Κατά τη διάρκεια της μελέτης, οι μαθητές πρότειναν ότι αν αρκετά πολύπλοκες οργανικές ενώσεις μπορούν να προκύψουν κάπου στη Γη τώρα σε περιοχές έντονης ηφαιστειακής δραστηριότητας, τότε η πιθανότητα παρατεταμένης ύπαρξης αυτών των ενώσεων είναι αμελητέα. Θα οξειδωθούν αμέσως ή θα χρησιμοποιηθούν από ετερότροφους οργανισμούς.Η υπόθεση επιβεβαιώθηκε από τα λόγια του Κάρολου Δαρβίνου: το 1871 έγραψε: , σχηματίστηκε χημικά μια πρωτεΐνη ικανή για περαιτέρω, όλο και πιο περίπλοκους μετασχηματισμούς, τότε αυτή η ουσία θα καταστρεφόταν ή θα απορροφηθεί αμέσως, κάτι που ήταν αδύνατο την περίοδο πριν από την εμφάνιση ζωντανών όντων. Οι μαθητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η επανεμφάνιση της ζωής στη Γη είναι αδύνατη.
συμπέρασμα
Η ζωή ξεκίνησε στη γη με αβιογενή τρόπο. Προς το παρόν, τα έμβια όντα προκύπτουν μόνο με βιογενή τρόπο, δηλ. με την αναπαραγωγή των μητρικών οργανισμών. Επομένως, αποκλείεται η πιθανότητα επανεμφάνισης ζωής στη Γη.καθώς και η εξάρτηση πρώιμα στάδιαανάπτυξη πολλών οργανισμών υδάτινο περιβάλλον, σημαντική ποικιλότητα και πλούτο θαλάσσιας πανίδας σε σύγκριση με την ξηρά.
Είναι ευρέως διαδεδομένη η άποψη, σύμφωνα με την οποία το πιο ευνοϊκό περιβάλλον για την εμφάνιση της ζωής ήταν οι παράκτιες περιοχές των θαλασσών και των ωκεανών. Εδώ, στη διασταύρωση θάλασσας, ξηράς, αέρα, ευνοϊκές συνθήκεςγια το σχηματισμό πολύπλοκων οργανικών ενώσεων απαραίτητων για την εμφάνιση της ζωής.
Τα τελευταία χρόνια, την προσοχή των επιστημόνων έχουν προσελκύσει οι ηφαιστειακές περιοχές της Γης ως μία από τις πιθανές πηγές προέλευσης της ζωής. Όταν τα ηφαίστεια εκρήγνυνται, απελευθερώνεται τεράστια ποσότητα αερίων, η σύνθεση των οποίων συμπίπτει σε μεγάλο βαθμό με τη σύνθεση των αερίων που σχημάτισαν την κύρια ατμόσφαιρα της Γης. Επιπλέον, η υψηλή θερμοκρασία προάγει τις αντιδράσεις.
Το 1977, οι λεγόμενοι «μαύροι καπνιστές» ανακαλύφθηκαν σε ωκεάνια ορύγματα. Σε βάθος πολλών χιλιάδων μέτρων, σε πίεση εκατοντάδων ατμοσφαιρών, από τους «σωλήνες» βγαίνει νερό με θερμοκρασία +200. . .+300°С, εμπλουτισμένο με αέρια χαρακτηριστικά ηφαιστειακών περιοχών. Δεκάδες νέα γένη, οικογένειες, ακόμη και κατηγορίες ζώων έχουν ανακαλυφθεί γύρω από τους σωλήνες των «μαύρων καπνιστών». Οι μικροοργανισμοί είναι επίσης εξαιρετικά διαφορετικοί, μεταξύ των οποίων κυριαρχούν τα βακτήρια του θείου. Ίσως η ζωή προήλθε στα βάθη του ωκεανού σε έντονα αντίθετες συνθήκες διαφοράς θερμοκρασίας (από +200 έως +4°C); Ποια ζωή ήταν πρωταρχική - νερό ή γη; Οι απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα πρέπει να δοθούν στην επιστήμη του μέλλοντος.
Είναι δυνατή η ζωή στη Γη;Τώρα? Η διαδικασία εμφάνισης ζωντανών οργανισμών από απλές οργανικές ενώσεις ήταν εξαιρετικά μεγάλη. Για να ξεσπάσει η ζωή στη Γη, χρειάστηκε μια εξελικτική διαδικασία που διήρκεσε για πολλά εκατομμύρια χρόνια, κατά τη διάρκεια της οποίας τα προβιοτικά γνώρισαν μακροχρόνια επιλογή για σταθερότητα, για την ικανότητα αναπαραγωγής του είδους τους, για το σχηματισμό ενζύμων που ελέγχουν όλες οι χημικές διεργασίες στα ζωντανά όντα. Το στάδιο προ της ζωής ήταν προφανώς μακρύ. Αν τώρα στη Γη κάπου σε περιοχές έντονης ηφαιστειακής δραστηριότητας μπορούν να προκύψουν αρκετά πολύπλοκες οργανικές ενώσεις, τότε η πιθανότητα οποιασδήποτε μακροχρόνιας ύπαρξης αυτών των ενώσεων είναι αμελητέα. Θα χρησιμοποιηθούν αμέσως από ετερότροφους οργανισμούς. Αυτό έγινε κατανοητό ακόμη και από τον Χ. Δαρβίνο, ο οποίος έγραψε το 1871: «Αλλά αν τώρα (ω, τι μεγάλο αν!) Σε κάποια ζεστή δεξαμενή που περιέχει όλα τα απαραίτητα άλατα αμμωνίου και φωσφόρου και προσβάσιμη στο φως, τη θερμότητα, τον ηλεκτρισμό κ.λπ. , σχηματίστηκε χημικά μια πρωτεΐνη, ικανή για περαιτέρω όλο και πιο περίπλοκους μετασχηματισμούς, τότε αυτή η ουσία θα καταστρεφόταν ή θα απορροφηθεί αμέσως, κάτι που ήταν αδύνατο την περίοδο πριν από την εμφάνιση των ζωντανών όντων.
Έτσι, η σύγχρονη γνώση για την προέλευση της ζωής στη Γη οδηγεί στα ακόλουθα συμπεράσματα:
Η ζωή ξεκίνησε στη Γη με αβιογόνο τρόπο. Της βιολογικής εξέλιξης προηγήθηκε μια μακρά χημική εξέλιξη.
Η εμφάνιση της ζωής είναι ένα στάδιο στην εξέλιξη της ύλης στο Σύμπαν.
Η κανονικότητα των κύριων σταδίων της εμφάνισης της ζωής μπορεί να επαληθευτεί πειραματικά στο εργαστήριο και να εκφραστεί ως το ακόλουθο σχήμα: άτομα ---- * - απλά μόρια -- ^ μακρομόρια -- > υπερμοριακά συστήματα (probionts) -- > μονοκύτταροι οργανισμοί.
Η πρωταρχική ατμόσφαιρα της Γης είχε αποκαταστατικό χαρακτήρα. Εξαιτίας αυτού, οι πρώτοι οργανισμοί ήταν ετερότροφοι.
Οι δαρβινικές αρχές της φυσικής επιλογής και της επιβίωσης του ισχυρότερου μπορούν να μεταφερθούν σε προβιολογικά συστήματα.
Προς το παρόν, το ζωντανό προέρχεται μόνο από το ζωντανό (βιογενές). Αποκλείεται η πιθανότητα επανεμφάνισης ζωής στη Γη.
ΕΛΕΓΞΕ ΤΟΝ ΕΑΥΤΟ ΣΟΥ
\ . Με βάση τα συγκριτικά χαρακτηριστικά των σταγόνων και των ζωντανών οργανισμών, να αποδείξετε ότι η ζωή στη Γη θα μπορούσε να έχει προκύψει με αβιογενή τρόπο.
2. Γιατί είναι αδύνατη η επανεμφάνιση της ζωής στη Γη;
3. Από τους ζωντανούς οργανισμούς, οι πιο πρωτόγονοι είναι τα μυκοπλάσματα. Είναι μικρότεροι από ορισμένους ιούς. Ωστόσο, σε ένα τόσο μικροσκοπικό κύτταρο υπάρχει ένα πλήρες σύνολο ζωτικών μορίων: DNA, RNA, πρωτεΐνες, ένζυμα, ATP, υδατάνθρακες, λιπίδια κ.λπ. Τα μυκόπλασμα δεν έχουν οργανίδια, εκτός από την εξωτερική μεμβράνη και τα ριβοσώματα. Τι σημαίνει η ύπαρξη τέτοιων οργανισμών;
ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΓΗΣ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ ΜΕΛΕΤΗΣ ΤΗΣ
Η εικόνα της εξελικτικής διαδικασίας από την αρχή της μέχρι σήμερα αναδημιουργείται από την επιστήμη του αρχαία ζωή - παλαιοντολογία.Οι παλαιοντολόγοι εντοπίζουν εποχές μακρινές στο χρόνο από τα απολιθωμένα υπολείμματα των οργανισμών του παρελθόντος που διατηρούνται στα στρώματα της γης. Επομένως, τα γεωλογικά στρώματα μπορούν μεταφορικά να ονομαστούν σελίδες και κεφάλαια του πέτρινου χρονικού της ιστορίας της Γης. Είναι όμως δυνατόν να προσδιοριστεί με ακρίβεια η ηλικία τους και ταυτόχρονα η ηλικία των απολιθωμάτων που περιέχονται σε αυτά τα στρώματα;
Μέθοδοι γεωχρονολογίας.Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για τον προσδιορισμό της ηλικίας των απολιθωμάτων και των στρωμάτων πετρωμάτων. Όλες χωρίζονται σε σχετικές και απόλυτες. Μέθοδοι σχετική γεωχρονολογίαμε βάση την ιδέα ότι περισσότερο
το επιφανειακό στρώμα είναι πάντα νεότερο από το υποκείμενο. Λαμβάνει επίσης υπόψη το γεγονός ότι κάθε γεωλογική εποχή χαρακτηρίζεται από τη δική της συγκεκριμένη εμφάνιση - ένα συγκεκριμένο σύνολο ζώων και φυτών. Με βάση τη μελέτη της αλληλουχίας διαστρωμάτωσης των στρωμάτων του γεωλογικού τμήματος, συντάσσεται ένα διάγραμμα της διάταξης των στρωμάτων. (στρωματογραφικό σχήμα)αυτής της περιοχής. Τα παλαιοντολογικά δεδομένα καθιστούν δυνατό τον εντοπισμό πανομοιότυπων ή παρόμοιων ειδών στα στρώματα διαφόρων γεωλογικών τμημάτων διαφορετικές χώρεςκαι ηπείρους. Με βάση την ομοιότητα των απολιθωμάτων, συνάγεται ένα συμπέρασμα για το συγχρονισμό των στρωμάτων που περιέχουν τα λεγόμενα απολιθώματα οδηγών, δηλ. δικα τουςπου ανήκουν στο ίδιο ίδιοχρόνος.
Μέθοδοι απόλυτη γεωχρονολογίαβασίζονται στη φυσική ραδιενέργεια ορισμένων χημικών στοιχείων. Για πρώτη φορά προτάθηκε να χρησιμοποιηθεί αυτό το φαινόμενο ως πρότυπο χρόνου ΠιερΚιουρί (1859-1906). Η αυστηρή σταθερότητα του ρυθμού της ραδιενεργής αποσύνθεσης οδήγησε στην ιδέα της ανάπτυξης μιας ενιαίας ακριβούς χρονολογικής κλίμακας της ιστορίας της Γης. Αργότερα αυτό το ερώτημα αναπτύχθηκε από τον E. Rutherford (1871-1937) και άλλους επιστήμονες-
Για τον προσδιορισμό της απόλυτης ηλικίας χρησιμοποιούνται «μακρόβια» ραδιενεργά ισότοπα, κατάλληλα για τη μελέτη της ηλικίας των αρχαιότερων στρωμάτων της Γης. Ο ρυθμός διάσπασης ενός ραδιενεργού ισοτόπου εκφράζεται από τον χρόνο ημιζωής. Αυτός είναι ο χρόνος κατά τον οποίο κάθε αρχικός αριθμός ατόμων μειώνεται στο μισό Γνωρίζοντας τον χρόνο ημιζωής του αντίστοιχου ισοτόπου και μετρώντας την αναλογία της ποσότητας ενός ραδιενεργού ισοτόπου και των προϊόντων διάσπασής του, μπορεί κανείς να προσδιορίσει την ηλικία ενός συγκεκριμένου πετρώματος. Για παράδειγμα, ο χρόνος ημιζωής του ουρανίου-238 είναι 4,498 δισεκατομμύρια χρόνια. Ένα κιλό ουρανίου, ανεξάρτητα από τα πετρώματα που βρίσκεται, μετά από 100 εκατομμύρια χρόνια δίνει 13 g μολύβδου και 2 g ήλιο. Κατά συνέπεια, όσο περισσότερος μόλυβδος ουρανίου σε ένα βράχο, τόσο πιο παλιό είναι και το στρώμα που τον περιλαμβάνει. Αυτή είναι η αρχή λειτουργίας του «ραδιενεργού ρολογιού». Το εξεταζόμενο παράδειγμα απεικονίζει την παλαιότερη μέθοδο ισοτοπικής γεωχρονολογίας - το μόλυβδο. Ονομάζεται έτσι επειδή η ηλικία των πετρωμάτων καθορίζεται από τη συσσώρευση μολύβδου κατά τη διάσπαση του ουρανίου και του θορίου. Ως αποτέλεσμα της ραδιενεργής διάσπασης του ουρανίου-238, προκύπτει ο μόλυβδος-206, το ουράνιο-235, ο μόλυβδος-207 και κατά τη διάσπαση του θορίου-232 - ο μόλυβδος-208.
Ανάλογα με το τελικό προϊόν της ραδιενεργής διάσπασης, έχουν αναπτυχθεί και άλλες μέθοδοι γεωχρονολογίας ισοτόπων: ήλιο, άνθρακας, κάλιο-αργό κ.λπ.
Για τον προσδιορισμό της γεωλογικής ηλικίας έως 50 χιλιάδες χρόνια, χρησιμοποιείται ευρέως η μέθοδος του ραδιοάνθρακα. Βασίζεται στο γεγονός ότι κάτω από τη δράση της κοσμικής ακτίνας και της ατμόσφαιρας της Γης, το άζωτο μετατρέπεται σε ραδιενεργό n: ουτόπο του άνθρακα "C, με χρόνο ημιζωής 5750 χρόνια. Σε ζωντανούς οργανισμούς, λόγω συνεχούς ανταλλαγής με στο περιβάλλον, η συγκέντρωση του ραδιενεργού ισοτόπου του άνθρακα είναι σταθερή, ενώ μετά το θάνατο και τη διακοπή της ανταλλαγής
ουσίες, το ραδιενεργό ισότοπο "" * C αρχίζει να αποσυντίθεται. Γνωρίζοντας τον χρόνο ημιζωής, μπορείτε να προσδιορίσετε με μεγάλη ακρίβεια την ηλικία των οργανικών υπολειμμάτων: άνθρακας, κλαδιά, τύρφη, οστά. Αυτή η μέθοδος χρονολογεί τις εποχές των παγετώνων, τα στάδια του αρχαίου ανθρώπινου πολιτισμού κ.λπ.
Τα τελευταία χρόνια έχει αναπτυχθεί με επιτυχία η δενδροχρονολογική μέθοδος. Έχοντας μελετήσει την επίδραση των καιρικών συνθηκών στην ανάπτυξη των δακτυλίων ανάπτυξης στο ξύλο, οι βιολόγοι διαπίστωσαν ότι η εναλλαγή των δακτυλίων χαμηλής και υψηλής ανάπτυξης δίνει μια μοναδική εικόνα. Με τη σύνταξη μιας μέσης καμπύλης αύξησης του ξύλου για κάθε περιοχή, είναι δυνατό να χρονολογηθεί οποιοδήποτε κομμάτι ξύλου με ακρίβεια ενός έτους. Έτσι, για παράδειγμα, οι Σοβιετικοί αρχαιολόγοι χρονολογούν με ακρίβεια την ηλικία του ξύλου που χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή του αρχαίου Νόβγκοροντ.
Όπως οι δακτύλιοι δέντρων, αντικατοπτρίζουν τους ημερήσιους, εποχιακούς και ετήσιους κύκλους των γραμμών ανάπτυξης των κοραλλιών. Αυτά τα θαλάσσια ασπόνδυλα εξωτερικό μέροςο σκελετός καλύπτεται με ένα λεπτό ασβεστούχο στρώμα που ονομάζεται επίθηκα.Με καλή συντήρηση, διαφανείς δακτύλιοι είναι ορατοί στο epntec - το αποτέλεσμα μιας περιοδικής αλλαγής στον ρυθμό εναπόθεσης ανθρακικού ασβεστίου. Αυτοί οι σχηματισμοί ομαδοποιούνται σε ζώνες. Ο Αμερικανός παλαιοντολόγος J. Wells (1963) απέδειξε ότι οι δακτυλιοειδείς γραμμές και οι ζώνες στον κοραλλιογενή επίθηκα είναι ημερήσιοι και ετήσιοι σχηματισμοί. Ερευνώντας τους σύγχρονους τύπους κοραλλιών που σχηματίζουν ύφαλο, μέτρησε περίπου 360 γραμμές στην ετήσια ζώνη τους, δηλαδή, κάθε γραμμή αντιστοιχούσε σε αύξηση σε μία ημέρα. Είναι ενδιαφέρον ότι τα κοράλλια που έζησαν πριν από περίπου 370 εκατομμύρια χρόνια έχουν από 385 έως 399 γραμμές στην ετήσια ζώνη. Με βάση αυτό, ο J. Wells κατέληξε στο συμπέρασμα ότι ο αριθμός των ημερών σε ένα χρόνο εκείνη τη μακρινή γεωλογική εποχή ήταν μεγαλύτερος από ό,τι στην εποχή μας. Πράγματι, όπως φαίνεται από αστρονομικούς υπολογισμούς και παλαιοντολογικά δεδομένα, η Γη περιστρεφόταν πιο γρήγορα και επομένως η διάρκεια της ημέρας ήταν περίπου 22 ώρες. Γνωρίζοντας την αλληλουχία εμφάνισης ορισμένων οργανισμών και την ηλικία των διαφόρων στρωμάτων φλοιός της γης, επιστήμονες σε σε γενικές γραμμέςσυνέταξε ένα χρονολόγιο της ιστορίας του πλανήτη μας και περιέγραψε την ανάπτυξη της ζωής σε αυτόν.
Ημερολόγιο την ιστορία της γης.Η ιστορία της Γης χωρίζεται σε μεγάλες χρονικές περιόδους - εποχή.Οι εποχές χωρίζονται σε και τα λοιπάriods,περιόδους - σε εποχή,εποχή - επί αιώνας.(Το ημερολόγιο της ιστορίας της Γης παρουσιάζεται στον πίνακα.)
Η διαίρεση σε εποχές και περιόδους δεν είναι τυχαία. Το τέλος μιας εποχής και η αρχή μιας άλλης σηματοδοτήθηκε από σημαντικές μεταμορφώσεις του προσώπου της Γης, μια αλλαγή στην αναλογία ξηράς και θάλασσας, εντατικές διαδικασίες οικοδόμησης βουνών -
Όνομα urΕλληνική καταγωγή: κινέζικα -κάτω από την αρχαίααρχαϊκός - αρχαίος, Πρωτοζωικό - πρωτογενής ζωή,Παλαιοζωικός - αρχαία ζωή,μεσοζωικός - μέση ζωή.Καινοζωικό- νέα ζωή (Εικ. 40).
ι 55
Άνοδος των θηλαστικών
Άνοδος των ερπετών
Άνοδος των αμφιβίων
κατάκτηση γης
αρχαία σπονδυλωτά
Η εμφάνιση της οθόνης του όζοντος
Σφουγγάρια, σκουλήκια
αρχαιοκύτταρα
Σχηματισμός μεταλλευμάτων σιδήρου Kursk
Οι υδροειδείς πολύποδες είναι πολυκύτταροι. Πράσινα φύκια-είτε ευκαρυώτες. Η εμφάνιση των εδαφών Γαλαζοπράσινα φύκια.
Εμφάνιση ΖΩΗ
Ηφαιστειασμός, συμπύκνωση υδρατμών, συσσώρευση δευτερογενούςατμόσφαιρα
Εκπαίδευση φλοιός της γης
Σχηματισμός πλανήτη
Εικόνα 40. Ιστορία της ανάπτυξης της ζωής στη Γη
Γεωχρονολογικάτραπέζι
Διάρκεια (σε εκατομμύρια χρόνια) | ξεκινώντας μέχρι σήμερα (σε εκατομμύρια χρόνια) |
|||
Καινοζωικό | Τεταρτογενές Ολόκαινο 0,02 0,02 Πλειστόκαινο 1,5 1,5 |
|||
Τριτογενές Πλιόκαινο 11 Νεογενές |
||||
Συνέχιση
παλαιογενής | Ολιγόκαινο Ηώκαινο Παλαιόκαινο | ||
Αργά νωρίς | |||
Αργά νωρίς | |||
Μεσοζωικός Παλαιοζωικός | Ύστερη Μέση Πρώιμη | ||
Αργά νωρίς | |||
Μέση Πρώιμη | |||
Ύστερη Μέση Πρώιμη | |||
Αργά νωρίς | |||
Ύστερη Μέση Πρώιμη | |||
Ύστερη Μέση | |||
Πρωτοζωικό | Ύστερη Πρωτοζωική Ρηφαία | ||
Ύστερη Μέση Πρώιμη | |||
Πρωτοζωικό | |||
Πρώιμο Πρωτοζωικό | |||
1100--1400 3500-3800 |
|||
καταρχέας |
ΕΛΕΓΞΕ ΤΟΝ ΕΑΥΤΟ ΣΟΥ
1. Ποια είναι η ουσία των κύριων μεθόδων χρονολόγησης πετρωμάτων και απολιθωμάτων οργανισμών;
2. Ποια είναι η αρχή λειτουργίας του «ραδιενεργού ρολογιού»;
3. Τι είναι το ημερολόγιο της ιστορίας της Γης;
Η ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΣΤΟ ΠΡΟΚΑΜΒΡΙΟ
Μέχρι πρόσφατα, οι παλαιοντολόγοι μπορούσαν να εμβαθύνουν στην ιστορία της ζωής μόνο για 500-570 εκατομμύρια χρόνια και ο απολογισμός του παλαιοντολογικού αρχείου ξεκίνησε από την περίοδο της Κάμβριας. Στις προκαμβριακές αποθέσεις για μεγάλο χρονικό διάστημα δεν ήταν δυνατό να βρεθούν υπολείμματα οργανισμών. Αν όμως έχουμε κατά νου ότι τα 7/8 της γεωλογικής ιστορίας της Γης καταλαμβάνονται από τον Προκάμβριο, τότε η ραγδαία ανάπτυξη της παλαιοντολογίας τα τελευταία χρόνια είναι κατανοητή.
Αρχαίου.Τα παλαιοντολογικά δεδομένα των αρχαιότερων ιζηματογενών στρωμάτων δείχνουν ότι το προ-οργανιστικό στάδιο της εξέλιξης διήρκεσε 1,5-1,6 δισεκατομμύρια χρόνια μετά το σχηματισμό της Γης ως πλανήτη. Το Catarchaeum ήταν ένα «θέαμα χωρίς θεατές». Η ζωή προέκυψε στα όρια της καταρχέας και της αρχαίας. Αυτό αποδεικνύεται από τα ευρήματα υπολειμμάτων μικροοργανισμών σε πρώιμους αρχαιϊκούς βράχους ηλικίας 3,5-3,8 δισεκατομμυρίων ετών. Λίγα είναι γνωστά για τη ζωή στην Αρχαία. Τα αρχαία πετρώματα περιέχουν μεγάλες ποσότητες γραφίτη. Πιστεύεται ότι ο γραφίτης προέρχεται από τα υπολείμματα οργανικών ενώσεων που ήταν μέρος ζωντανών οργανισμών. Αυτά ήταν κυτταρικά περί «καρυωτών - βακτήρια και μπλε-πράσινο. Τα προϊόντα της ζωτικής δραστηριότητας αυτών των πρωτόγονων μικροοργανισμών είναι επίσης τα παλαιότερα ιζηματογενή πετρώματα (στρωματόλιθοι) - ασβεστολιθικοί σχηματισμοί με τη μορφή πυλώνων που βρίσκονται στον Καναδά, την Αυστραλία, την Αφρική, τα Ουράλια και τη Σιβηρία. Τα ιζηματογενή πετρώματα από σίδηρο, νικέλιο, μαγγάνιο έχουν βακτηριακή βάση. Έως και το 90% των παγκόσμιων αποθεμάτων θείου προέκυψε ως αποτέλεσμα της ζωτικής δραστηριότητας των βακτηρίων θείου. Πολλοί μικροοργανισμοί συμμετέχουν ενεργά στο σχηματισμό κολοσσιαίων, αλλά ελάχιστα εξερευνημένων ορυκτών πόρων στον πυθμένα των ωκεανών. Υπάρχουν κοιτάσματα σιδήρου, μαγγανίου, χαλκού, νικελίου, κοβαλτίου. Μεγάλος είναι και ο ρόλος των μικροοργανισμών στον σχηματισμό πετρελαϊκών σχιστόλιθων, πετρελαίου και φυσικού αερίου.
Γαλαζοπράσινα, βακτήρια εξαπλώνονται γρήγορα στα Αρχαία και γίνονται οι κύριοι του πλανήτη. Αυτοί οι οργανισμοί δεν είχαν ξεχωριστό πυρήνα, αλλά είχαν ανεπτυγμένο σύστημαμεταβολισμός, ικανότητα αναπαραγωγής. Το μπλε-πράσινο, επιπλέον, διέθετε μια συσκευή φωτοσύνθεσης. Η εμφάνιση της τελευταίας ήταν η μεγαλύτερη αρομόρφωση στην εξέλιξη της ζωντανής φύσης και άνοιξε έναν από τους δρόμους (πιθανώς συγκεκριμένα επίγειους) για το σχηματισμό ελεύθερου οξυγόνου.
Μέχρι το τέλος του Αρχαίου (2,8-3 δισεκατομμύρια χρόνια πριν), το πρώτο
αποικιακά φύκια, τα απολιθωμένα υπολείμματα των οποίων βρίσκονται στην Αυστραλία, την Αφρική, τη Σοβιετική Ένωση.
Η παλαιοντολογική έρευνα θα ολοκληρώσει σταδιακά την εικόνα της ζωής πρώιμα στάδιατην εξέλιξή της. Μέχρι στιγμής, η χρονολογία εκείνης της μακρινής εποχής σκιαγραφείται μόνο σχηματικά. Το πέτρινο χρονικό έχει ήδη ξεκινήσει, αλλά τα ίχνη της «γραφής» ε.τσε είναι πολύ σπάνια -
Η υπόθεση του όζοντοςοθόνη. Το πιο σημαντικό στάδιο στην ανάπτυξη της ζωής στη Γη συνδέεται στενά με την αλλαγή της συγκέντρωσης του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα και το σχηματισμό της οθόνης του όζοντος. Αυτή η υπόθεση εκφράστηκε από τους Αμερικανούς επιστήμονες G. Berkner και L. Marshall στα τέλη της δεκαετίας του '60 του αιώνα μας. Τώρα επιβεβαιώνεται από τα δεδομένα της βιογεωχημείας και της παλαιοντολογίας. Χάρη στη ζωτική δραστηριότητα των γαλαζοπράσινων, η περιεκτικότητα σε ελεύθερο οξυγόνο στην ατμόσφαιρα ^ " έχει αυξηθεί σημαντικά. Φτάνοντας στο λεγόμενο "σημείο Παστέρ" συγκέντρωσης οξυγόνου - 1% της συγκέντρωσής του στη σύγχρονη ατμόσφαιρα - δημιουργήθηκαν οι προϋποθέσεις για την εκδήλωση του αερόβιου μηχανισμού της αφομοίωσης-αναπνοής.αναερόβιες (χωρίς οξυγόνο) διεργασίες Η εμφάνιση της αναπνοής ήταν μια σημαντική αρωματοποίηση, με αποτέλεσμα η απελευθέρωση ενέργειας για ζωτικές διεργασίες να αυξηθεί πολλαπλάσια.
Η συσσώρευση οξυγόνου οδήγησε στο σχηματισμό της κύριας οθόνης όζοντος ανώτερα στρώματαβιόσφαιρας, που άνοιξε τεράστιους ορίζοντες για την άνθηση της ζωής, καθώς εμπόδιζε τη διείσδυση των καταστροφικών υπεριωδών ακτίνων στη Γη.
Η εμφάνιση της οθόνης του όζοντος και η μετάβαση από τις αναερόβιες διεργασίες στην αναπνοή πραγματοποιείται στη Βεντία - το πιο τελικό στάδιοΠρωτοζωικό και οδηγεί στην ανάπτυξη φωτοσυνθετικών οργανισμών - αυτότροφοιστα πλούσια σε ηλιακά ανώτερα στρώματα του ωκεανού. Με τη σειρά της, η συσσώρευση οργανικών ενώσεων από αυτοτροφικούς οργανισμούς ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης δημιούργησε συνθήκες για την εξέλιξη των καταναλωτών τους - ετερότροφους οργανισμούς.
Στο Παλαιοζωικό, στα όρια του Σιλουρίου και του Δεβόνιου, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα έφτασε το 10% της σύγχρονης συγκέντρωσής της. Μέχρι εκείνη τη στιγμή, η δύναμη της οθόνης του όζοντος είχε αυξηθεί τόσο πολύ που επέτρεψε στους ζωντανούς οργανισμούς να φτάσουν στη γη.
ΕγγραφοΠροαιρετικόςΚαλά-σεμινάριο BORGES AND NABOKOV IN SEARCH... τα αποτελέσματα αναμένεται να συζητηθούν σε αυτό σειρά μαθημάτων-σεμινάριο, έδειξε ότι παρόμοιο ... και πολιτιστικό και ιστορικό πλαίσιο. Πραγματικός Καλά-το σεμινάριο απευθύνεται σε όλους όσους ενδιαφέρονται για συγκριτική...
Προς το παρόν, η ζωή στη Γη δεν μπορεί να προκύψει αβιογονικά. Ακόμη και ο Δαρβίνος έγραψε το 1871: «Αλλά αν τώρα… σε κάποια ζεστή δεξαμενή που περιέχει όλα τα απαραίτητα άλατα αμμωνίου και φωσφόρου και προσβάσιμη στο φως, τη θερμότητα, τον ηλεκτρισμό, σχηματίστηκε χημικά μια πρωτεΐνη, ικανή για περαιτέρω ολοένα και πιο περίπλοκους μετασχηματισμούς, τότε αυτό το θέμα θα καταστρέφονταν και θα απορροφούνταν αμέσως, κάτι που ήταν αδύνατο κατά την περίοδο της προέλευσης των έμβιων όντων. Η ζωή ξεκίνησε στη Γη με αβιογόνο τρόπο. Προς το παρόν, το ζωντανό προέρχεται μόνο από το ζωντανό (βιογενής προέλευση). Αποκλείεται η πιθανότητα επανεμφάνισης ζωής στη Γη.
Η θεωρία της πανσπερμίας.
Το 1865 γερμανός γιατρόςΟ Γ. Ρίχτερ προέβαλε κοσμοζωική υπόθεση
(κοσμικά μικρόβια) σύμφωνα με τα οποία η ζωή είναι αιώνια και τα μικρόβια που κατοικούν στον παγκόσμιο χώρο μπορούν να μεταφερθούν από τον έναν πλανήτη στον άλλο.
Μια παρόμοια υπόθεση διατυπώθηκε από τον Σουηδό φυσιοδίφη S. Arrhenius το 1907, υποθέτοντας ότι μικρόβια της ζωής υπάρχουν πάντα στο Σύμπαν - την υπόθεση της πανσπερμίας.Περιέγραψε πώς σωματίδια ύλης, σωματίδια σκόνης και ζωντανά σπόρια μικροοργανισμών αφήνουν τους πλανήτες που κατοικούνται από άλλα πλάσματα στον παγκόσμιο χώρο. Διατηρούν τη βιωσιμότητά τους πετώντας στον χώρο του Σύμπαντος λόγω ελαφριάς πίεσης. Μόλις βρεθούν σε έναν πλανήτη με κατάλληλες συνθήκες για ζωή, αρχίζουν νέα ζωήσε αυτόν τον πλανήτη. Αυτή η υπόθεση υποστηρίχθηκε από πολλούς, συμπεριλαμβανομένων των Ρώσων επιστημόνων S. P. Kostychev, L. S. Berg και P. P. Lazarev.
Αυτή η υπόθεση δεν προτείνει κανένα μηχανισμό για την εξήγηση της πρωταρχικής προέλευσης της ζωής και μεταφέρει το πρόβλημα σε άλλο μέρος στο σύμπαν. Ο Λίμπιγκ πίστευε ότι «η ατμόσφαιρα ουράνια σώματα, καθώς και τα περιστρεφόμενα κοσμικά νεφελώματα, μπορούν να θεωρηθούν ως παλαιές αποθήκες μιας κινούμενης μορφής, ως αιώνιες φυτείες οργανικών μικροβίων, από όπου η ζωή διασπείρεται με τη μορφή αυτών των μικροβίων στο Σύμπαν.
Για να δικαιολογηθεί η πανσπερμία, χρησιμοποιούνται βραχογραφίες που απεικονίζουν αντικείμενα παρόμοια με πυραύλους ή αστροναύτες ή την εμφάνιση UFO. Πτήσεις διαστημικών σκαφών κατέστρεψαν την πίστη για την ύπαρξη ευφυούς ζωής στους πλανήτες του ηλιακού συστήματος, η οποία εμφανίστηκε μετά την ανακάλυψη καναλιών στον Άρη από τον Schiparelli το 1877.
Ο Lovell μέτρησε 700 κανάλια στον Άρη. Το δίκτυο των καναλιών κάλυπτε όλες τις ηπείρους. Το 1924, τα κανάλια φωτογραφήθηκαν και οι περισσότεροι επιστήμονες τα είδαν ως απόδειξη της ύπαρξης ευφυούς ζωής. Οι φωτογραφίες 500 καναλιών κατέγραψαν επίσης εποχιακές χρωματικές αλλαγές, οι οποίες επιβεβαίωσαν τις ιδέες του Σοβιετικού αστρονόμου G. A. Tikhov σχετικά με τη βλάστηση στον Άρη, καθώς οι λίμνες και τα κανάλια ήταν πράσινα.
Πολύτιμες πληροφορίες για τις φυσικές συνθήκες στον Άρη ελήφθησαν από το σοβιετικό διαστημόπλοιο Mars και τους αμερικανικούς σταθμούς προσγείωσης Viking-1 και Viking-2. Έτσι, τα πολικά καλύμματα, τα οποία υφίστανται εποχιακές αλλαγές, αποδείχθηκε ότι αποτελούνται από υδρατμούς με πρόσμιξη ορυκτής σκόνης και στερεό διοξείδιο του άνθρακα ξηρού πάγου). Όμως μέχρι στιγμής δεν έχουν βρεθεί ίχνη ζωής στον Άρη.
Η μελέτη της επιφάνειας από το ταμπλό των τεχνητών δορυφόρων πρότεινε ότι τα κανάλια και τα ποτάμια του Άρη θα μπορούσαν να προκύψουν από το λιώσιμο των πάγων των επιφανειακών υδάτων σε ζώνες αυξημένη δραστηριότηταή την εσωτερική θερμότητα του πλανήτη, ή πότε περιοδικές αλλαγέςκλίμα.
Στα τέλη της δεκαετίας του εξήντα του εικοστού αιώνα, το ενδιαφέρον για τις υποθέσεις της πανσπερμίας αυξήθηκε ξανά. Κατά τη μελέτη της ουσίας των μετεωριτών και των κομητών, ανακαλύφθηκαν "πρόδρομοι των ζωντανών" - οργανικές ενώσεις, υδροκυανικό οξύ, νερό, φορμαλδεΰδη, κυανογόνα.
Η φορμαλδεΰδη ανιχνεύτηκε στο 60% των περιπτώσεων σε 22 περιοχές που μελετήθηκαν, τα σύννεφα της με συγκέντρωση περίπου 1000 μόρια/cm. κύβος γεμίζουν μεγάλους χώρους.
Το 1975, πρόδρομοι αμινοξέων βρέθηκαν σε σεληνιακό έδαφος και μετεωρίτες.
Η έννοια μιας στάσιμης κατάστασης ζωής.
Σύμφωνα με τον V. I. Vernadsky, είναι απαραίτητο να μιλήσουμε για την αιωνιότητα της ζωής και τις εκδηλώσεις των οργανισμών της, όπως ακριβώς μιλάμε για την αιωνιότητα του υλικού υποστρώματος των ουράνιων σωμάτων, τις θερμικές ηλεκτρικές, μαγνητικές τους ιδιότητες και τις εκδηλώσεις τους. Όλα τα έμβια όντα προήλθαν από ζωντανά πράγματα (αρχή του Redi).
Οι πρωτόγονοι μονοκύτταροι οργανισμοί θα μπορούσαν να προκύψουν μόνο στη βιόσφαιρα της Γης, καθώς και στη βιόσφαιρα του Σύμπαντος. Σύμφωνα με τον Vernadsky, οι φυσικές επιστήμες χτίζονται με την υπόθεση ότι η ζωή με τις ιδιαίτερες ιδιότητές της δεν συμμετέχει στη ζωή του Σύμπαντος. Αλλά η βιόσφαιρα πρέπει να ληφθεί ως σύνολο, ως ένας ενιαίος ζωντανός κοσμικός οργανισμός (τότε εξαφανίζεται το ζήτημα της αρχής του ζωντανού, του άλματος από το άψυχο στο ζωντανό).
Η υπόθεση της ολοβίωσης.
Αφορά το πρωτότυπο του προκυτταρικού προγόνου και τις ικανότητές του.
Υπάρχουν διάφορες μορφές προκυτταρικού προγόνου - "βιοειδές", "βιομονάδα", "μικρόσφαιρα".
Σύμφωνα με τον βιοχημικό P. Dekker, η δομική βάση του «βιοειδούς» αποτελείται από βιώσιμες δομές διάχυσης μη ισορροπίας, δηλαδή την ανακάλυψη ενός μικροσυστήματος με μια ενζυματική συσκευή που καταλύει το μεταβολισμό του «βιοειδούς».
Αυτή η υπόθεση ερμηνεύει τη δραστηριότητα μέχρι τον κυτταρικό πρόγονο σε ένα ανταλλακτικό-μεταβολικό πνεύμα.
Στο πλαίσιο της υπόθεσης της ολοβίωσης, οι βιοχημικοί S. Fox και K. Dose μοντελοποίησαν τα βιοπολυμερή τους ικανά για μεταβολισμό - σύνθετη πρωτεϊνοσύνθεση.
Το κύριο μειονέκτημα αυτής της υπόθεσης είναι η απουσία γενετικού συστήματος σε μια τέτοια σύνθεση. Εξ ου και η προτίμηση για τον «μοριακό πρόγονο» οποιουδήποτε ζωντανού οργανισμού, παρά για την πρωταρχική πρωτοκυτταρική δομή.
Η υπόθεση της γενοβίωσης.
Ο Αμερικανός επιστήμονας Haldane πίστευε ότι το πρωτογενές δεν ήταν μια δομή ικανή να ανταλλάξει ουσίες με περιβάλλον, αλλά ένα μακρομοριακό σύστημα παρόμοιο με ένα γονίδιο και ικανό για αναπαραγωγή, και ως εκ τούτου αποκαλείται από αυτόν το "γυμνό γονίδιο". Γενική αναγνώρισηΑυτή η υπόθεση ελήφθη μετά την ανακάλυψη του RNA και του DNA και των φαινομενικών ιδιοτήτων τους.
Σύμφωνα με αυτή τη γενετική υπόθεση, στην αρχή υπήρχαν νουκλεϊκά οξέαως βάση μήτρας για τη σύνθεση πρωτεϊνών. Προτάθηκε για πρώτη φορά το 1929 από τον G. Möller.
Έχει αποδειχθεί πειραματικά ότι τα απλά νουκλεϊκά οξέα μπορούν να αναπαραχθούν χωρίς ένζυμα. Η σύνθεση πρωτεϊνών στα ριβοσώματα λαμβάνει χώρα με τη συμμετοχή των t - RNA και p - RNA. Είναι σε θέση να δημιουργήσουν όχι μόνο τυχαίους συνδυασμούς αμινοξέων, αλλά διατεταγμένα πολυμερή με μια πρωτεΐνη. Ίσως τα πρωτεύοντα ριβοσώματα αποτελούνταν μόνο από RNA. Τέτοια ριβοσώματα χωρίς πρωτεΐνες θα μπορούσαν να συνθέσουν διατεταγμένα πεπτίδια με τη συμμετοχή μορίων t-RNA που συνδέονται με το r-RNA μέσω του ζευγαρώματος βάσεων.
Στο επόμενο στάδιο της χημικής εξέλιξης, εμφανίστηκαν μήτρες που καθόρισαν την αλληλουχία των μορίων t-RNA, και συνεπώς την αλληλουχία των αμινοξέων που συνδέονται με μόρια t-RNA. Η ικανότητα των νουκλεϊκών οξέων να χρησιμεύουν ως πρότυπα στο σχηματισμό συμπληρωματικών αλυσίδων (για παράδειγμα, η σύνθεση και - RNA στο DNA) είναι το πιο πειστικό επιχείρημα υπέρ της ιδέας του πρωταγωνιστικού ρόλου στη διαδικασία της βιογένεσης ο κληρονομικός μηχανισμός και, επομένως, υπέρ της γενετικής υπόθεσης της προέλευσης της ζωής.
3. Πώς εμφανίστηκε η ζωή στη Γη
Η σύγχρονη αντίληψη για την προέλευση της ζωής στη Γη είναι το αποτέλεσμα μιας ευρείας σύνθεσης φυσικών επιστημών, πολλών θεωριών και υποθέσεων που προτάθηκαν από ερευνητές διαφόρων ειδικοτήτων.
Εισαγωγή.
1. Έννοιες της προέλευσης της ζωής στη Γη.
2. Η προέλευση της ζωής.
3. Η εμφάνιση των πιο απλών μορφών ζωής.
Συμπέρασμα.
Κατάλογος χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας
Εισαγωγή
Ερωτήσεις σχετικά με την προέλευση της φύσης και την ουσία της ζωής είναι από καιρό το αντικείμενο του ανθρώπινου ενδιαφέροντος στην επιθυμία του να κατανοήσει τον κόσμο γύρω του, να κατανοήσει τον εαυτό του και να καθορίσει τη θέση του στη φύση. Η προέλευση της ζωής είναι ένα από τα τρία πιο σημαντικά προβλήματα κοσμοθεωρίας μαζί με το πρόβλημα της προέλευσης του Σύμπαντος μας και το πρόβλημα της καταγωγής του ανθρώπου.
Αιώνες έρευνας και απόπειρες επίλυσης αυτών των ζητημάτων οδήγησαν σε διαφορετικές έννοιες για την προέλευση της ζωής.
1. Έννοιες της προέλευσης της ζωής στη Γη
Ο Δημιουργισμός είναι η θεϊκή δημιουργία της ζωής.
Σύμφωνα με τον δημιουργισμό, η εμφάνιση της ζωής στη Γη δεν μπορούσε να πραγματοποιηθεί με φυσικό, αντικειμενικό, κανονικό τρόπο. η ζωή είναι το αποτέλεσμα μιας θεϊκής δημιουργικής πράξης. Η προέλευση της ζωής αναφέρεται σε ένα συγκεκριμένο γεγονός στο παρελθόν που μπορεί να υπολογιστεί. Το 1650, ο Αρχιεπίσκοπος Άσερ της Ιρλανδίας υπολόγισε ότι ο Θεός δημιούργησε τον κόσμο τον Οκτώβριο του 4004 π.Χ., και στις 9 το πρωί της 23ης Οκτωβρίου ο άνθρωπος. Έλαβε αυτόν τον αριθμό από μια ανάλυση των ηλικιών και των οικογενειακών δεσμών όλων των προσώπων που αναφέρονται στη Βίβλο. Ωστόσο, μέχρι τότε υπήρχε ήδη ένας ανεπτυγμένος πολιτισμός στη Μέση Ανατολή, κάτι που αποδεικνύεται από την αρχαιολογική έρευνα. Ωστόσο, το θέμα της δημιουργίας του κόσμου και του ανθρώπου δεν έχει κλείσει, αφού τα κείμενα της Βίβλου μπορούν να ερμηνευτούν με διαφορετικούς τρόπους.
Η έννοια της πολλαπλής αυθόρμητης (αυθόρμητης) δημιουργίας ζωής από μη ζωντανή ύλη(Ακολουθούσε ακόμη ο Αριστοτέλης, ο οποίος πίστευε ότι τα έμβια όντα μπορούν επίσης να προκύψουν ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης του εδάφους). Η θεωρία της αυθόρμητης προέλευσης της ζωής ξεκίνησε στη Βαβυλώνα, την Αίγυπτο και την Κίνα ως εναλλακτική λύση στον δημιουργισμό. Βασίζεται στην ιδέα ότι υπό την επίδραση φυσικών παραγόντων, το ζωντανό μπορεί να προκύψει από το άψυχο, το οργανικό από το ανόργανο. Ανάγεται στον Αριστοτέλη: ορισμένα «σωματίδια» της ύλης περιέχουν κάποιο είδος «εναλλακτικής αρχής», η οποία, υπό ορισμένες προϋποθέσεις, μπορεί να δημιουργήσει έναν ζωντανό οργανισμό. Ο Αριστοτέλης πίστευε ότι το ενεργό συστατικό είναι ένα γονιμοποιημένο αυγό, το φως του ήλιου, το σάπιο κρέας. Για τον Δημόκριτο η αρχή της ζωής ήταν στη λάσπη, για τον Θαλή στο νερό, για τον Αναξαγόρα στον αέρα. Με βάση τις πληροφορίες για τα ζώα που προέρχονταν από τους στρατιώτες του Μεγάλου Αλεξάνδρου και από εμπόρους ταξιδιώτες, ο Αριστοτέλης διαμόρφωσε την ιδέα μιας σταδιακής και συνεχούς ανάπτυξης των ζωντανών από τα άψυχα και δημιούργησε την ιδέα της «σκάλας της φύσης». σε σχέση με τον κόσμο των ζώων. Δεν είχε καμία αμφιβολία για την αυθόρμητη γενιά βατράχων, ποντικών και άλλων μικρών ζώων. Ο Πλάτων μίλησε για την αυθόρμητη δημιουργία ζωντανών όντων από τη γη στη διαδικασία της φθοράς.
Η ιδέα της αυθόρμητης γενιάς έγινε ευρέως διαδεδομένη στον Μεσαίωνα και την Αναγέννηση, όταν επιτρεπόταν η δυνατότητα αυθόρμητης δημιουργίας όχι μόνο απλών, αλλά και πολύ οργανωμένων πλασμάτων, ακόμη και θηλαστικών.
(για παράδειγμα, ποντίκια από κουρέλια). Οι προσπάθειες του Paracelsus να αναπτύξει συνταγές είναι γνωστές τεχνητός άνθρωπος(ανθρωπάριο).
Ο Helmont βρήκε μια συνταγή για να πάρει ποντίκια από σιτάρι και βρώμικα ρούχα. Ο Μπέικον πίστευε επίσης ότι η σήψη είναι το μικρόβιο μιας νέας γέννησης. Τις ιδέες της αυθόρμητης δημιουργίας ζωής υποστήριξαν ο Γαλιλαίος, ο Ντεκάρτ, ο Χάρβεϊ, ο Χέγκελ.
Ενάντια στη θεωρία της αυθόρμητης δημιουργίας τον 17ο αιώνα. μίλησε ο Φλωρεντινός γιατρός Francesco Redi. Βάζοντας το κρέας σε μια κλειστή κατσαρόλα, ο Φ. Ρέντι έδειξε ότι μέσα σάπιο κρέαςοι προνύμφες μύγας δεν αναπαράγονται αυθόρμητα. Οι υποστηρικτές της θεωρίας της αυθόρμητης δημιουργίας δεν τα παράτησαν, υποστήριξαν ότι η αυθόρμητη δημιουργία προνυμφών δεν συνέβη για τον μοναδικό λόγο ότι ο αέρας δεν εισήλθε στο κλειστό δοχείο. Στη συνέχεια ο Φ. Ρέντι τοποθέτησε τα κομμάτια του κρέατος σε πολλά βαθιά αγγεία. Κάποια τα άφησε ανοιχτά και άλλα τα σκέπασε με μουσελίνα. Μετά από αρκετή ώρα, στα ανοιχτά αγγεία, το κρέας έσφυζε από προνύμφες μύγας, ενώ στα αγγεία που καλύπτονταν με μουσελίνα, δεν υπήρχαν προνύμφες στο σάπιο κρέας.
Τον XVIII αιώνα. Ο Γερμανός μαθηματικός και φιλόσοφος Leibniz συνέχισε να υπερασπίζεται τη θεωρία της αυθόρμητης δημιουργίας ζωής. Αυτός και οι υποστηρικτές του υποστήριξαν ότι υπάρχει μια ειδική «δύναμη ζωής» στους ζωντανούς οργανισμούς. Σύμφωνα με τους βιταλιστές (από το λατινικό "vita" - ζωή), η "δύναμη της ζωής" είναι παρούσα παντού. Απλώς εισπνεύστε το και το άψυχο ζωντανεύει».
Το μικροσκόπιο άνοιξε τον μικρόκοσμο στους ανθρώπους. Οι παρατηρήσεις έδειξαν ότι σε μια καλά κλεισμένη φιάλη με ζωμό κρέατος ή έγχυμα σανού, ανιχνεύονται μικροοργανισμοί μετά από λίγο. Μόλις όμως ο ζωμός του κρέατος έβρασε για μια ώρα και σφραγίστηκε ο λαιμός, δεν φαινόταν τίποτα στη σφραγισμένη φιάλη. Οι βιταλιστές πρότειναν ότι ο παρατεταμένος βρασμός σκοτώνει τη «ζωτική δύναμη» που δεν μπορεί να διεισδύσει στη σφραγισμένη φιάλη.
Τον 19ο αιώνα Ακόμη και ο Λαμάρκ το 1809 έγραψε για την πιθανότητα αυθόρμητης δημιουργίας μυκήτων.
Με την έλευση του βιβλίου του Δαρβίνου «Η καταγωγή των ειδών», προέκυψε ξανά το ερώτημα πώς προέκυψε ωστόσο η ζωή στη Γη. Η Γαλλική Ακαδημία Επιστημών το 1859 όρισε ένα ειδικό βραβείο για μια προσπάθεια να διευκρινιστεί με νέο τρόπο το ζήτημα της αυθόρμητης δημιουργίας. Το βραβείο αυτό έλαβε το 1862 ο διάσημος Γάλλος επιστήμονας Λουί Παστέρ. Ο οποίος διεξήγαγε ένα πείραμα που συναγωνίστηκε το διάσημο πείραμα του Redi στην απλότητα. Έβρασε διάφορα θρεπτικά μέσα σε μια φιάλη στην οποία μπορούσαν να αναπτυχθούν μικροοργανισμοί. Το παρατεταμένο βράσιμο στη φιάλη σκότωσε όχι μόνο τους μικροοργανισμούς, αλλά και τα σπόρια τους. Έχοντας υπόψη τον ισχυρισμό των βιταλιστών ότι η μυθική «δύναμη της ζωής» δεν μπορούσε να διαπεράσει μια σφραγισμένη φιάλη, ο Παστέρ προσάρτησε έναν σωλήνα σχήματος S με ένα ελεύθερο άκρο σε αυτό. Σπόρια μικροοργανισμών εγκαταστάθηκαν στην επιφάνεια ενός λεπτού κυρτού σωλήνα και δεν μπορούσαν να διεισδύσουν στο θρεπτικό μέσο. Ένα καλά βρασμένο θρεπτικό μέσο παρέμεινε στείρο· δεν παρατηρήθηκε αυθόρμητη δημιουργία μικροοργανισμών σε αυτό, αν και παρείχε πρόσβαση στον αέρα (και μαζί με αυτό η περιβόητη «δύναμη ζωής»).
Έτσι, αποδείχθηκε ότι στην εποχή μας κάθε οργανισμός μπορεί να εμφανιστεί μόνο από έναν άλλο ζωντανό οργανισμό.
Έννοια σταθερής κατάστασης,σύμφωνα με την οποία η ζωή υπήρχε πάντα. Οι υποστηρικτές της θεωρίας της αιώνιας ύπαρξης της ζωής πιστεύουν ότι στην πάντα υπάρχουσα Γη, ορισμένα είδη αναγκάστηκαν να εξαφανιστούν ή να αλλάξουν δραματικά τον αριθμό τους σε ορισμένα μέρη του πλανήτη λόγω αλλαγών στις εξωτερικές συνθήκες. Δεν έχει αναπτυχθεί μια σαφής ιδέα για αυτό το μονοπάτι, καθώς υπάρχουν ορισμένα κενά και ασάφειες στην παλαιοντολογική καταγραφή της Γης. Η ακόλουθη ομάδα υποθέσεων συνδέεται επίσης με την ιδέα της αιώνιας ύπαρξης της ζωής στο Σύμπαν.
Έννοια της πανσπερμίας- εξωγήινη προέλευση της ζωής. Η θεωρία της πανσπερμίας (υπόθεση για τη δυνατότητα μεταφοράς της Ζωής στο Σύμπαν από ένα κοσμικό σώμα σε άλλο) δεν προσφέρει κανένα μηχανισμό για να εξηγήσει την πρωταρχική προέλευση της ζωής και μεταφέρει το πρόβλημα σε άλλο μέρος του Σύμπαντος. Ο Liebig πίστευε ότι «οι ατμόσφαιρες των ουράνιων σωμάτων, καθώς και τα περιστρεφόμενα κοσμικά νεφελώματα, μπορούν να θεωρηθούν ως παλιές αποθήκες μιας κινούμενης μορφής, όπως οι αιώνιες φυτείες οργανικών μικροβίων», από όπου η ζωή διαλύεται με τη μορφή αυτών των μικροβίων στο Σύμπαν.
Το 1865, ο Γερμανός γιατρός G. Richter πρότεινε την υπόθεση των κοσμοζώων (κοσμικά μικρόβια), σύμφωνα με την οποία η ζωή είναι αιώνια και τα μικρόβια που κατοικούν στον παγκόσμιο χώρο μπορούν να μεταφερθούν από τον έναν πλανήτη στον άλλο. Αυτή η υπόθεση έχει υποστηριχθεί από πολλούς επιφανείς επιστήμονες. Ο Kelvin, ο Helmholtz και άλλοι σκέφτηκαν με παρόμοιο τρόπο. Στις αρχές του αιώνα μας, ο Arrhenius είχε την ιδέα της ραδιοπανσπερμίας. Περιέγραψε πώς σωματίδια ύλης, σωματίδια σκόνης και ζωντανά σπόρια μικροοργανισμών αφήνουν τους πλανήτες που κατοικούνται από άλλα πλάσματα στον παγκόσμιο χώρο. Διατηρούν τη βιωσιμότητά τους πετώντας στον χώρο του Σύμπαντος λόγω ελαφριάς πίεσης. Μόλις βρεθούν σε έναν πλανήτη με κατάλληλες συνθήκες για ζωή, ξεκινούν μια νέα ζωή σε αυτόν τον πλανήτη.
Για να δικαιολογηθεί η πανσπερμία, χρησιμοποιούνται συνήθως πίνακες σπηλαίων που απεικονίζουν αντικείμενα που μοιάζουν με πυραύλους ή αστροναύτες ή την εμφάνιση UFO. Πτήσεις διαστημικών σκαφών κατέστρεψαν την πίστη για την ύπαρξη ευφυούς ζωής στους πλανήτες του ηλιακού συστήματος, η οποία εμφανίστηκε μετά την ανακάλυψη καναλιών στον Άρη από τον Σκιαπαρέλι.
Η έννοια της προέλευσης της ζωής στη Γη στο ιστορικό παρελθόν ως αποτέλεσμα διεργασιών που υπακούουν σε φυσικούς και χημικούς νόμους.
Προς το παρόν, η υπόθεση για την προέλευση της ζωής στη Γη, που διατυπώθηκε από τον Σοβιετικό επιστήμονα Acad. A. I. Oparin και τον Άγγλο επιστήμονα J. Haldane. Αυτή η υπόθεση βασίζεται στην υπόθεση της σταδιακής εμφάνισης της ζωής στη Γη από οργανική ύλημε μακρά αβιογόνο (μη βιολογική) μοριακή εξέλιξη. Η θεωρία του A. I. Oparin είναι μια γενίκευση πειστικών στοιχείων για την εμφάνιση της ζωής στη Γη ως αποτέλεσμα μιας τακτικής διαδικασίας μετάβασης της χημικής μορφής της κίνησης της ύλης σε βιολογική.
2 . Προέλευση της ζωής
Κρυπτοζωικό
Αυτός ο γεωλογικός χρόνος ξεκίνησε από τη στιγμή της προέλευσης της Γης πριν από 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια, περιλαμβάνει την περίοδο σχηματισμού του φλοιού της γης και του πρωτοωκεανού και τελειώνει με μια ευρεία κατανομή εξαιρετικά οργανωμένων οργανισμών με καλά ανεπτυγμένο εξωτερικό σκελετό. Συνηθίζεται να υποδιαιρείται το κρυπτοζωικό στο αρχαϊκό, ή αρχαιοζωικό, που διήρκεσε περίπου 2 δισεκατομμύρια χρόνια, και στο προτεροζωικό, του οποίου η διάρκεια είναι επίσης κοντά στα 2 δισεκατομμύρια χρόνια. Κάποια στιγμή στο Κρυπτοζωικό, το αργότερο πριν από 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια, εμφανίστηκε ζωή στη Γη. Η ζωή θα μπορούσε να εμφανιστεί μόνο όταν δημιουργηθούν ευνοϊκές συνθήκες για αυτό στα Αρχαία και, πρώτα απ 'όλα, ευνοϊκές θερμοκρασίες.
ζωντανή ύλη, μεταξύ άλλων ουσιών, είναι κατασκευασμένο από πρωτεΐνες. Ως εκ τούτου, μέχρι την προέλευση της ζωής, η θερμοκρασία στην επιφάνεια της γης θα έπρεπε να έχει πέσει αρκετά ώστε οι πρωτεΐνες να μην καταστραφούν. Είναι γνωστό ότι σήμερα το όριο θερμοκρασίας της ύπαρξης ζωντανής ύλης βρίσκεται στους 90 C και μερικά βακτήρια ζουν σε θερμές πηγές σε αυτή τη θερμοκρασία. Σε αυτή την υψηλή θερμοκρασία, ορισμένες οργανικές ενώσεις απαραίτητες για το σχηματισμό της ζωντανής ύλης, κυρίως πρωτεΐνες, μπορούν ήδη να σχηματιστούν. Είναι δύσκολο να πούμε πόσο καιρό χρειάστηκε η επιφάνεια της γηςψύχεται στην κατάλληλη θερμοκρασία.
Πολλοί ερευνητές που μελετούν το πρόβλημα της προέλευσης της ζωής στη Γη πιστεύουν ότι η ζωή προήλθε από ρηχά θαλάσσια νερά ως αποτέλεσμα των συνηθισμένων φυσικών και χημικών διεργασιών που είναι εγγενείς στην ανόργανη ύλη. Βέβαιος χημικές ενώσειςσχηματίζεται υπό ορισμένες προϋποθέσεις και χημικά στοιχείασυνδέονται μεταξύ τους σε ορισμένες αναλογίες βάρους.
Η πιθανότητα σχηματισμού σύνθετων οργανικών ενώσεων είναι ιδιαίτερα υψηλή για τα άτομα άνθρακα λόγω τους ειδικά χαρακτηριστικά. Γι' αυτό ο άνθρακας έχει γίνει το δομικό υλικό από το οποίο, σύμφωνα με τους νόμους της φυσικής και της χημείας, προέκυψαν σχετικά εύκολα και γρήγορα οι πιο πολύπλοκες οργανικές ενώσεις.
Τα μόρια σε καμία περίπτωση δεν έφτασαν αμέσως στον βαθμό πολυπλοκότητας που είναι απαραίτητος για την κατασκευή της «ζωντανής ύλης. Μπορούμε να μιλήσουμε για χημική εξέλιξη που προηγήθηκε της βιολογικής και τελείωσε με την εμφάνιση ζωντανών όντων. Η διαδικασία της χημικής εξέλιξης ήταν μάλλον αργή. Η αρχή αυτής της διαδικασίας απομακρύνεται από το παρόν κατά 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια και πρακτικά συμπίπτει με την εποχή του σχηματισμού της ίδιας της Γης.
Επί πρώιμα στάδιαΣτην ιστορία της, η Γη ήταν ένας καυτός πλανήτης. Ως αποτέλεσμα της περιστροφής, με σταδιακή μείωση της θερμοκρασίας, τα άτομα των βαρέων στοιχείων μετακινήθηκαν προς το κέντρο και στα επιφανειακά στρώματα συγκεντρώθηκαν τα άτομα ελαφρών στοιχείων (υδρογόνο, άνθρακας, οξυγόνο, άζωτο) που αποτελούν τα σώματα των ζωντανών οργανισμών. Με την περαιτέρω ψύξη της Γης, εμφανίστηκαν χημικές ενώσεις: νερό, μεθάνιο, διοξείδιο του άνθρακα, αμμωνία, υδροκυάνιο, καθώς και μοριακό υδρογόνο, οξυγόνο, άζωτο. Φυσική και Χημικές ιδιότητεςνερό (υψηλή διπολική ροπή, ιξώδες, θερμοχωρητικότητα κ.λπ.) και άνθρακας (δυσκολία σχηματισμού οξειδίων, ικανότητα αναγωγής και σχηματισμού γραμμικών ενώσεων) καθόρισαν ότι βρίσκονταν στο λίκνο της ζωής.
Σε αυτά τα αρχικά στάδια σχηματίστηκε η πρωταρχική ατμόσφαιρα της Γης, η οποία δεν είχε οξειδωτική, όπως τώρα, αλλά αναγωγικό χαρακτήρα. Επιπλέον, ήταν πλούσιο σε αδρανή αέρια (ήλιο, νέον, αργό). Αυτή η πρωτότυπη ατμόσφαιρα έχει ήδη χαθεί. Στη θέση της, σχηματίστηκε η δεύτερη ατμόσφαιρα της Γης, αποτελούμενη από 20% οξυγόνο - ένα από τα πιο χημικά ενεργά αέρια. Αυτή η δεύτερη ατμόσφαιρα είναι προϊόν της ανάπτυξης της ζωής στη Γη, μια από τις παγκόσμιες συνέπειές της.
Μια περαιτέρω μείωση της θερμοκρασίας οδήγησε στη μετάβαση ορισμένων αέριων ενώσεων σε υγρή και στερεή κατάσταση, καθώς και στο σχηματισμό του φλοιού της γης. Όταν η θερμοκρασία της επιφάνειας της Γης έπεσε κάτω από τους 100°C, οι υδρατμοί πάχυναν.
Οι μεγάλες βροχοπτώσεις με συχνές καταιγίδες οδήγησαν στο σχηματισμό μεγάλων ταμιευτήρων. Ως αποτέλεσμα της ενεργού ηφαιστειακής δραστηριότητας, πολλή θερμή μάζα μεταφέρθηκε στην επιφάνεια από τα εσωτερικά στρώματα της Γης, συμπεριλαμβανομένων των καρβιδίων - ενώσεων μετάλλων με άνθρακα. Όταν τα καρβίδια αλληλεπιδρούσαν με το νερό, απομονώθηκαν ενώσεις υδρογονανθράκων. ζεστό βρόχινο νερόως καλός διαλύτης, περιείχε διαλυμένους υδρογονάνθρακες, καθώς και αέρια (αμμωνία, διοξείδιο του άνθρακα, υδροκυάνιο), άλατα και άλλες ενώσεις που μπορούσαν να εισέλθουν στο χημικές αντιδράσεις. Είναι πολύ λογικό να υποθέσουμε ότι η Γη ήδη στα αρχικά στάδια της ύπαρξής της είχε μια ορισμένη ποσότητα υδρογονανθράκων. Το δεύτερο στάδιο της βιογένεσης χαρακτηρίστηκε από την εμφάνιση πιο πολύπλοκων οργανικών ενώσεων, ιδίως πρωτεϊνών, στα νερά του πρωτογενούς ωκεανού. Λόγω της υψηλής θερμοκρασίας, οι εκκενώσεις κεραυνών, ενισχυμένες υπεριωδης ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑσχετικά απλά μόρια οργανικών ενώσεων, όταν αλληλεπιδρούν με άλλες ουσίες, έγιναν πιο πολύπλοκα και σχημάτισαν υδατάνθρακες, λίπη, αμινοξέα, πρωτεΐνες και νουκλεϊκά οξέα.
Από ένα ορισμένο στάδιο στη διαδικασία της χημικής εξέλιξης στη Γη, το οξυγόνο άρχισε να συμμετέχει ενεργά. Θα μπορούσε να συσσωρευτεί στην ατμόσφαιρα της Γης ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης του νερού και των υδρατμών υπό τη δράση των υπεριωδών ακτίνων του Ήλιου. (Χρειάστηκαν τουλάχιστον 1-1,2 δισεκατομμύρια χρόνια για τη μετατροπή της ανηγμένης ατμόσφαιρας της πρωτογενούς Γης σε οξειδωμένη.) Με τη συσσώρευση οξυγόνου στην ατμόσφαιρα, οι ανηγμένες ενώσεις άρχισαν να οξειδώνονται. Έτσι, κατά την οξείδωση του μεθανίου, σχηματίστηκαν μεθυλική αλκοόλη, φορμαλδεΰδη, μυρμηκικό οξύ κ.λπ. Οι προκύπτουσες ενώσεις δεν καταστράφηκαν λόγω της πτητικότητάς τους. Φεύγοντας από τα ανώτερα στρώματα του φλοιού της γης, έπεσαν σε μια υγρή ψυχρή ατμόσφαιρα, που τους προστάτευε από την καταστροφή. Στη συνέχεια, αυτές οι ουσίες, μαζί με τη βροχή, έπεσαν στις θάλασσες, τους ωκεανούς και άλλες λεκάνες νερού. Συσσωρευόμενοι εδώ μπήκαν και πάλι σε αντιδράσεις με αποτέλεσμα περισσότερα σύνθετες ουσίες(αμινοξέα και ενώσεις όπως η αδενίτιδα). Για να αλληλεπιδράσουν ορισμένες διαλυμένες ουσίες μεταξύ τους, απαιτείται επαρκής συγκέντρωση τους στο διάλυμα. Σε έναν τέτοιο «ζωμό» η διαδικασία σχηματισμού πιο πολύπλοκων οργανικών μορίων θα μπορούσε να αναπτυχθεί αρκετά επιτυχώς. Έτσι, τα νερά του πρωτογενούς ωκεανού κορέστηκαν σταδιακά με ποικίλες οργανικές ουσίες, σχηματίζοντας μια «πρωταρχική σούπα». Η δραστηριότητα των υπόγειων ηφαιστείων συνέβαλε σε μεγάλο βαθμό στον κορεσμό ενός τέτοιου «βιολογικού ζωμού».
Στα νερά του πρωτογενούς ωκεανού, η συγκέντρωση των οργανικών ουσιών αυξήθηκε, αναμίχθηκαν, αλληλεπιδρούσαν και συνδυάστηκαν σε μικρές ξεχωριστές δομές του διαλύματος. Τέτοιες δομές μπορούν εύκολα να ληφθούν τεχνητά με ανάμιξη διαλυμάτων διαφορετικών πρωτεϊνών, όπως ζελατίνης και λευκωματίνης. Αυτές οι οργανικές πολυμοριακές δομές που απομονώθηκαν σε διάλυμα, ο εξέχων Ρώσος επιστήμονας A.I. Οπαρίνη που ονομάζεται coacervate drops ή coacervates. Coacervates - τα μικρότερα κολλοειδή σωματίδια - σταγόνες με οσμωτικές ιδιότητες. Μελέτες έχουν δείξει ότι τα coacervates έχουν μια αρκετά περίπλοκη οργάνωση και έχουν μια σειρά από ιδιότητες που τα φέρνουν πιο κοντά στα απλούστερα ζωντανά συστήματα. Για παράδειγμα, είναι σε θέση να απορροφούν διάφορες ουσίες από το περιβάλλον που αλληλεπιδρούν με τις ενώσεις της ίδιας της σταγόνας και αυξάνουν σε μέγεθος. Αυτές οι διαδικασίες είναι κάπως παρόμοιες με πρωταρχική μορφήαφομοίωση. Ταυτόχρονα, διεργασίες αποσύνθεσης και απελευθέρωσης προϊόντων αποσύνθεσης μπορεί να συμβούν στα κοκοφοίνικα. Η αναλογία μεταξύ αυτών των διεργασιών σε διαφορετικά συνενώσεις δεν είναι η ίδια. Διακρίνονται ξεχωριστές δυναμικά πιο σταθερές δομές με κυριαρχία της συνθετικής δραστηριότητας. Ωστόσο, όλα αυτά εξακολουθούν να μην δίνουν λόγους για να αποδοθούν τα coacervates σε ζωντανά συστήματα, επειδή δεν έχουν την ικανότητα να αυτοαναπαράγονται και να αυτορυθμίζουν τη σύνθεση οργανικών ουσιών. Αλλά οι προϋποθέσεις για την εμφάνιση των ζωντανών όντων περιέχονταν ήδη σε αυτά.
Η αυξημένη συγκέντρωση οργανικών ουσιών στα κοκοτσίνια αύξησε την πιθανότητα αλληλεπίδρασης μεταξύ των μορίων και την επιπλοκή των οργανικών ενώσεων. Σχηματίστηκαν στο νερό όταν δύο ασθενώς αλληλεπιδρώντα πολυμερή ήρθαν σε επαφή.
Εκτός από τα συσσωρευμένα, πολυνουκλεοτίδια, πολυπεπτίδια και διάφοροι καταλύτες συσσωρεύονται στον «πρωτογενή ζωμό», χωρίς τους οποίους είναι αδύνατος ο σχηματισμός της ικανότητας αυτοαναπαραγωγής και του μεταβολισμού. Οι καταλύτες θα μπορούσαν επίσης να είναι ανόργανες ουσίες. Έτσι, ο J. Bernal κάποτε πρότεινε μια υπόθεση ότι οι πιο επιτυχημένες συνθήκες για την εμφάνιση της ζωής αναπτύχθηκαν σε μικρές, ήρεμες, ζεστές λιμνοθάλασσες με μεγάλο ποσόλάσπη, θολότητα αργίλου. Σε ένα τέτοιο περιβάλλον, ο πολυμερισμός των αμινοξέων προχωρά πολύ γρήγορα. Εδώ η διαδικασία πολυμερισμού δεν χρειάζεται να θερμανθεί, καθώς τα σωματίδια της λάσπης λειτουργούν ως ένα είδος καταλύτη.
Έτσι, οργανικές ενώσεις και τα πολυμερή τους συσσωρεύτηκαν σταδιακά στην επιφάνεια του νεαρού πλανήτη Γη, που αποδείχτηκε ότι ήταν οι πρόδρομοι των πρωταρχικών ζωντανών συστημάτων - eobionts.
3 . Η εμφάνιση των πιο απλών μορφών ζωής.
Τα Eobionts εμφανίστηκαν πριν από τουλάχιστον 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια.
Οι πρώτοι ζωντανοί οργανισμοί διακρίνονταν φυσικά από την εξαιρετική απλότητα δομής τους. Ωστόσο, η φυσική επιλογή, κατά τη διάρκεια της οποίας τα μεταλλαγμένα καλύτερα προσαρμοσμένα στις περιβαλλοντικές συνθήκες επιβίωσαν και οι λιγότερο προσαρμοσμένοι ανταγωνιστές τους εξαφανίστηκαν, οδήγησε σε μια σταθερή επιπλοκή των μορφών ζωής. Οι πρωταρχικοί οργανισμοί που εμφανίστηκαν κάπου στην πρώιμη Αρχαία δεν ήταν ακόμη χωρισμένοι σε ζώα και φυτά. Ο διαχωρισμός αυτών των δύο συστηματικών ομάδων ολοκληρώθηκε μόνο στο τέλος της Πρώιμης Αρχαϊκής περιόδου. Οι παλαιότεροι οργανισμοί ζούσαν και πέθαναν στον αρχέγονο ωκεανό και οι συσσωρεύσεις των νεκρών σωμάτων τους μπορούσαν ήδη να αφήσουν διακριτά αποτυπώματα στους βράχους. Οι πρώτοι ζωντανοί οργανισμοί μπορούσαν να τρέφονται αποκλειστικά με οργανική ύλη, ήταν δηλαδή ετερότροφοι. Έχοντας όμως εξαντλήσει τα αποθέματα οργανικής ύλης στο άμεσο περιβάλλον τους, βρέθηκαν αντιμέτωποι με μια επιλογή: να πεθάνουν ή να αναπτύξουν την ικανότητα να συνθέτουν οργανικές ουσίες από άψυχα υλικά, κυρίως από διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Πράγματι, στην πορεία της εξέλιξης, ορισμένοι οργανισμοί (φυτά) έχουν αποκτήσει την ικανότητα να απορροφούν ενέργεια ακτίνες ηλίουκαι να το χρησιμοποιήσουν για να διασπάσουν το νερό στα συστατικά του στοιχεία. Χρησιμοποιώντας υδρογόνο για μια αντίδραση αναγωγής, κατάφεραν να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα σε υδατάνθρακες και να δημιουργήσουν άλλες οργανικές ουσίες από αυτό στο σώμα τους. Αυτές οι διαδικασίες είναι γνωστές ως φωτοσύνθεση. Οι οργανισμοί που είναι ικανοί να μετατρέπουν ανόργανες ουσίες σε οργανικές με εσωτερικές χημικές διεργασίες ονομάζονται αυτότροφοι.
Η εμφάνιση φωτοσυνθετικών αυτότροφων οργανισμών ήταν ένα σημείο καμπής στην ιστορία της ζωής στη Γη. Από τότε, άρχισε η συσσώρευση ελεύθερου οξυγόνου στην ατμόσφαιρα και η συνολική ποσότητα οργανικής ύλης που υπήρχε στη Γη άρχισε να αυξάνεται απότομα. Χωρίς φωτοσύνθεση, η περαιτέρω πρόοδος στην ιστορία της ζωής στη Γη ήταν αδύνατη. Βρίσκουμε ίχνη φωτοσυνθετικών οργανισμών στα αρχαιότερα στρώματα του φλοιού της γης.
Τα πρώτα ζώα και φυτά ήταν μικροσκοπικά μονοκύτταρα πλάσματα. Ένα ορισμένο βήμα προς τα εμπρός ήταν η σύνδεση ομοιογενών κυττάρων σε αποικίες. Ωστόσο, πραγματικά σοβαρή πρόοδος κατέστη δυνατή μόνο μετά την εμφάνιση πολυκύτταρων οργανισμών. Τα σώματά τους αποτελούνταν από μεμονωμένα κύτταρα ή ομάδες κυττάρων. διάφορα σχήματακαι ραντεβού. Αυτό έδωσε ώθηση στην ταχεία ανάπτυξη της ζωής, οι οργανισμοί έγιναν πιο περίπλοκοι και διαφορετικοί. Αρχικά Πρωτοζωικόπερίοδος ταχέως εξελισσόμενη χλωρίδα και πανίδα του πλανήτη. Στις θάλασσες, κάπως πιο προηγμένες μορφές φυκιών που ήδη άκμασαν, εμφανίστηκαν οι πρώτοι πολυκύτταροι οργανισμοί: σφουγγάρια, εντερικές κοιλότητες, μαλάκια και σκουλήκια. Επόμενα βήματα βιολογική ανάπτυξηείναι σχετικά εύκολο να εντοπιστούν μέσα από τα απολιθωμένα υπολείμματα σκελετών που βρίσκονται σε διάφορα στρώματα του φλοιού της γης. Αυτά τα υπολείμματα, που κατά τύχη και ευνοϊκό περιβάλλον έχουν διατηρηθεί σε ιζήματα μέχρι σήμερα, τα ονομάζουμε απολιθώματα ή απολιθώματα.
Οι αρχαιότεροι ζωντανοί οργανισμοί στη γη έχουν βρεθεί στο Προκάμβριοςκαταθέσεις Νότια Αφρική. Πρόκειται για οργανισμούς που μοιάζουν με βακτήρια, των οποίων η ηλικία υπολογίζεται από τους επιστήμονες στα 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Είναι τόσο μικρά (0,25 x 0,60 mm) που φαίνονται μόνο με τη βοήθεια του ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Τα οργανικά μέρη αυτών των μικροοργανισμών είναι καλά διατηρημένα και μας επιτρέπουν να συμπεράνουμε ότι είναι παρόμοια με τα σύγχρονα βακτήρια. Η χημική ανάλυση αποκάλυψε τον βιολογικό τους χαρακτήρα. Άλλα στοιχεία της προκαμβριακής ζωής έχουν βρεθεί στους αρχαίους σχηματισμούς της Μινεσότα (27 δισεκατομμύρια χρόνια), της Ροδεσίας (2,7 δισεκατομμύρια χρόνια), κατά μήκος των συνόρων Καναδά-ΗΠΑ (2 δισεκατομμύρια χρόνια), του βόρειου Μίσιγκαν (1 δισεκατομμύριο χρόνια) και σε άλλα μέρη.
Υπολείμματα ζώων με σκελετικά μέρη έχουν ανακαλυφθεί σε προκάμβρια κοιτάσματα μόλις τα τελευταία χρόνια. Ωστόσο, τα υπολείμματα διαφόρων «χωρίς σκελετό» ζώων έχουν βρεθεί σε προκάμβρια κοιτάσματα εδώ και πολύ καιρό. Αυτά τα πρωτόγονα πλάσματα δεν είχαν ακόμη ασβεστώδη σκελετό ή συμπαγείς δομές στήριξης, αλλά περιστασιακά υπήρχαν αποτυπώματα των σωμάτων πολυκύτταρων οργανισμών και, κατ' εξαίρεση, τα απολιθωμένα υπολείμματά τους. Παράδειγμα αποτελεί η ανακάλυψη σε καναδικούς ασβεστόλιθους περίεργων κωνοειδών σχηματισμών - της Ατικοκάνιας - που πολλοί επιστήμονες θεωρούν ότι είναι οι γονείς των θαλάσσιων σφουγγαριών. Η ζωτική δραστηριότητα μεγαλύτερων ζωντανών πλασμάτων, πιθανότατα σκουληκιών, φαίνεται από καθαρά ζιγκ-ζαγκ αποτυπώματα - ίχνη σέρνεται, καθώς και τα υπολείμματα «βιζόν» που βρέθηκαν σε ιζήματα με λεπτά στρώματα του βυθού. Τα μαλακά σώματα των ζώων αποσυντέθηκαν στο παρελθόν, αλλά οι παλαιοντολόγοι μπόρεσαν να εντοπίσουν τον τρόπο ζωής των ζώων και να διαπιστώσουν την ύπαρξη των διαφόρων γενών τους, για παράδειγμα, Planolithes, Russophycus κ.λπ. Μια εξαιρετικά ενδιαφέρουσα πανίδα ανακαλύφθηκε το 1947 από τους Ο Αυστραλός επιστήμονας R.K. Spriggs στους λόφους Ediacaran, περίπου 450 χλμ. βόρεια της Αδελαΐδας (Νότια Αυστραλία). Αυτή η πανίδα μελετήθηκε από έναν καθηγητή στο Πανεπιστήμιο της Αδελαΐδας, Αυστριακό στην καταγωγή, τον N. F. Glessner, ο οποίος δήλωσε ότι τα περισσότερα από τα ζωικά είδη από την Ediacara ανήκουν σε άγνωστες προηγουμένως ομάδες μη σκελετικών οργανισμών. Μερικά από αυτά ανήκουν στις αρχαίες μέδουσες, άλλα μοιάζουν με τεμαχισμένα σκουλήκια - annelids. Στο Ediacaran και παρόμοιες ηλικιακές τοποθεσίες της Νότιας Αφρικής και άλλων περιοχών, βρέθηκαν επίσης υπολείμματα οργανισμών που ανήκουν σε ομάδες εντελώς άγνωστες στην επιστήμη. Έτσι, ο καθηγητής X. D. Pflug δημιούργησε έναν νέο τύπο πρωτόγονων πολυκύτταρων ζώων, τα Petalonamae, με βάση ορισμένα υπολείμματα. Αυτοί οι οργανισμοί έχουν σώμα σαν φύλλο και προφανώς προέρχονται από τους πιο πρωτόγονους αποικιακούς οργανισμούς. Η σχέση της πεταλωνυμίας με άλλα είδη ζώων δεν είναι απολύτως σαφής. Από εξελικτική άποψη, όμως, είναι πολύ σημαντικό ότι σε Ediacaranεποχή, πανίδα παρόμοια σε σύνθεση κατοικούσε στις θάλασσες διαφόρων περιοχών
Γη.
Πιο πρόσφατα, πολλοί αμφισβήτησαν ότι τα ευρήματα του Ediacaran είναι προτεροζωικής προέλευσης. Νέες ραδιομετρικές μέθοδοι έχουν δείξει ότι τα στρώματα με την πανίδα του Ediacaran είναι περίπου 700 εκατομμυρίων ετών. Ανήκουν δηλαδή Ύστερος Πρωτοζωικός. Τα μικροσκοπικά μονοκύτταρα φυτά ήταν ακόμη πιο διαδεδομένα στο Πρωτοζωικό.
Τα ίχνη της ζωτικής δραστηριότητας των γαλαζοπράσινων φυκών, των λεγόμενων στρωματόλιθων, που κατασκευάζονται από ομόκεντρα στρώματα ασβέστη, είναι γνωστά σε ιζήματα ηλικίας έως και 3 δισεκατομμυρίων ετών. Τα γαλαζοπράσινα φύκια δεν είχαν σκελετό και οι στρωματόλιθοι σχηματίζονται από υλικό που κατακρημνίζεται ως αποτέλεσμα βιοχημικές διεργασίεςτη ζωή αυτών των φυκιών. Τα μπλε-πράσινα φύκια, μαζί με τα βακτήρια, ανήκουν στους πιο πρωτόγονους οργανισμούς - προκαρυώτες, στα κύτταρα των οποίων δεν υπήρχε ακόμη σχηματισμένος πυρήνας.
Έτσι, η ζωή εμφανίστηκε στις θάλασσες της Προκάμβριας, και όταν εμφανίστηκε, χωρίστηκε σε δύο κύριες μορφές: ζώα και φυτά. Οι πρώτοι απλοί οργανισμοί αναπτύχθηκαν σε πολυκύτταρους οργανισμούς, σχετικά πολύπλοκα ζωντανά συστήματα που έγιναν οι πρόγονοι των φυτών και των ζώων, τα οποία στις επόμενες γεωλογικές εποχές εγκαταστάθηκαν σε ολόκληρο τον πλανήτη. Η ζωή πολλαπλασίασε τις εκδηλώσεις της σε ρηχά θαλασσινά νερά, διεισδύοντας σε λεκάνες γλυκού νερού. πολλές μορφές προετοιμάζονταν ήδη για ένα νέο επαναστατικό στάδιο εξέλιξης - για την στεριά.
Συμπέρασμα.
Έχοντας προκύψει, η ζωή άρχισε να αναπτύσσεται με γρήγορο ρυθμό (επιτάχυνση της εξέλιξης στο χρόνο). Έτσι, η ανάπτυξη από τα πρωτογενή πρωτόβια σε αερόβιες μορφές απαιτούσε περίπου 3 δισεκατομμύρια χρόνια, ενώ έχουν περάσει περίπου 500 εκατομμύρια χρόνια από την εμφάνιση των χερσαίων φυτών και ζώων. τα πουλιά και τα θηλαστικά εξελίχθηκαν από την πρώτη στα χερσαία σπονδυλωτά σε 100 εκατομμύρια χρόνια, τα πρωτεύοντα εξελίχθηκαν σε 12-15 εκατομμύρια χρόνια, χρειάστηκαν περίπου 3 εκατομμύρια χρόνια για το σχηματισμό του ανθρώπου.
Είναι δυνατή η ζωή στη Γη τώρα;
Από όσα γνωρίζουμε για την προέλευση της ζωής στη Γη, είναι σαφές ότι η διαδικασία εμφάνισης ζωντανών οργανισμών από απλές οργανικές ενώσεις ήταν εξαιρετικά μεγάλη. Για να προέλθει η ζωή στη Γη, χρειάστηκε μια εξελικτική διαδικασία που διήρκεσε για πολλά εκατομμύρια χρόνια, κατά την οποία σύνθετες μοριακές δομές, κυρίως νουκλεϊκά οξέα και πρωτεΐνες, επιλέχθηκαν για σταθερότητα, για την ικανότητα αναπαραγωγής του δικού τους είδους.
Εάν τώρα στη Γη κάπου σε περιοχές έντονης ηφαιστειακής δραστηριότητας μπορούν να προκύψουν αρκετά πολύπλοκες οργανικές ενώσεις, τότε η πιθανότητα οποιασδήποτε παρατεταμένης ύπαρξης αυτών των ενώσεων είναι αμελητέα. Θα οξειδωθούν αμέσως ή θα χρησιμοποιηθούν από ετερότροφους οργανισμούς. Ο Κάρολος Δαρβίνος το κατάλαβε πολύ καλά: το 1871 έγραψε: μια πρωτεΐνη ικανή για περαιτέρω, όλο και πιο περίπλοκους μετασχηματισμούς. Αυτή η ουσία θα καταστρεφόταν ή θα απορροφηθεί αμέσως, κάτι που ήταν αδύνατο την περίοδο πριν από την εμφάνιση των ζωντανών όντων.
Η ζωή ξεκίνησε στη γη με αβιογενή τρόπο. Προς το παρόν, το ζωντανό προέρχεται μόνο από το ζωντανό (βιογενής προέλευση). Αποκλείεται η πιθανότητα επανεμφάνισης ζωής στη Γη. Τώρα τα έμβια όντα εμφανίζονται μόνο μέσω της αναπαραγωγής.
Βιβλιογραφία:
1. Naidysh V.M. Έννοιες της σύγχρονης φυσικής επιστήμης. - Μ .: Γαρδαρίκι,
1999. - 476 σελ.
2. Slyusarev A.A. Βιολογία με γενική γενετική. - Μ.: Ιατρική, 1978. -
3. Βιολογία / Semenov E.V., Mamontov S.G., Kogan V.L. - Μ.: Ανώτερη Σχολή, 1984. - 352 σελ.
4. Γενική βιολογία/ Belyaev D.K., Ruvinsky A.O. – Μ.: Διαφωτισμός, 1993.
Φροντιστήριο
Χρειάζεστε βοήθεια για να μάθετε ένα θέμα;
Οι ειδικοί μας θα συμβουλεύσουν ή θα παρέχουν υπηρεσίες διδασκαλίας σε θέματα που σας ενδιαφέρουν.
Υποβάλλω αίτησηυποδεικνύοντας το θέμα αυτή τη στιγμή για να ενημερωθείτε σχετικά με τη δυνατότητα λήψης μιας διαβούλευσης.
Υπόθεση A. I. Oparin.Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό της υπόθεσης του AI Oparin είναι η σταδιακή επιπλοκή της χημικής δομής και της μορφολογικής εμφάνισης των προδρόμων της ζωής (probionts) στο δρόμο προς τους ζωντανούς οργανισμούς.
Ένας μεγάλος όγκος δεδομένων υποδηλώνει ότι οι παράκτιες περιοχές των θαλασσών και των ωκεανών θα μπορούσαν να αποτελέσουν το περιβάλλον για την προέλευση της ζωής. Εδώ, στη συμβολή θάλασσας, ξηράς και αέρα, δημιουργήθηκαν ευνοϊκές συνθήκες για τον σχηματισμό πολύπλοκων οργανικών ενώσεων. Για παράδειγμα, διαλύματα ορισμένων οργανικών ουσιών (σάκχαρα, αλκοόλες) είναι πολύ σταθερά και μπορούν να υπάρχουν επ' αόριστον. Σε συμπυκνωμένα διαλύματα πρωτεϊνών, νουκλεϊκών οξέων, μπορούν να σχηματιστούν θρόμβοι, παρόμοιοι με θρόμβους ζελατίνης σε υδατικά διαλύματα. Τέτοιοι θρόμβοι ονομάζονται coacervate drops ή coacervates (Εικ. 70). Τα coacervates είναι ικανά να προσροφούν διάφορες ουσίες. Από το διάλυμα, εισέρχονται χημικές ενώσεις, οι οποίες μετασχηματίζονται ως αποτέλεσμα αντιδράσεων που συμβαίνουν σε σταγόνες συνενώσεων και απελευθερώνονται στο περιβάλλον.
Οι Coacervates δεν είναι ακόμα ζωντανά όντα. Δείχνουν μόνο μια εξωτερική ομοιότητα με τέτοια σημάδια ζωντανών οργανισμών όπως η ανάπτυξη και ο μεταβολισμός με το περιβάλλον. Ως εκ τούτου, η εμφάνιση των coacervates θεωρείται ως ένα στάδιο στην ανάπτυξη της προ-ζωής.
Ρύζι. 70. Σχηματισμός ομοειδούς σταγόνας
Τα Coacervates έχουν υποστεί μια πολύ μεγάλη επιλογή για τη σταθερότητα της δομής. Η σταθερότητα επιτεύχθηκε λόγω της δημιουργίας ενζύμων που ελέγχουν τη σύνθεση ορισμένων ενώσεων. Πλέον ορόσημοστην αρχή της ζωής ήταν η εμφάνιση ενός μηχανισμού για την αναπαραγωγή του δικού τους είδους και την κληρονομιά των ιδιοτήτων των προηγούμενων γενεών. Αυτό κατέστη δυνατό λόγω του σχηματισμού πολύπλοκων συμπλεγμάτων νουκλεϊκών οξέων και πρωτεϊνών. Τα νουκλεϊκά οξέα ικανά για αυτο-αντιγραφή άρχισαν να ελέγχουν τη σύνθεση των πρωτεϊνών, καθορίζοντας τη σειρά των αμινοξέων σε αυτές. Και οι ενζυμικές πρωτεΐνες πραγματοποίησαν τη διαδικασία δημιουργίας νέων αντιγράφων νουκλεϊκών οξέων. Έτσι προέκυψε η κύρια ιδιότητα της ζωής - η ικανότητα αναπαραγωγής μορίων παρόμοια με τον εαυτό της.
Τα έμβια όντα είναι τα λεγόμενα ανοιχτά συστήματα, δηλαδή συστήματα στα οποία η ενέργεια προέρχεται από το εξωτερικό. Χωρίς ενέργεια, η ζωή δεν μπορεί να υπάρξει. Όπως γνωρίζετε, σύμφωνα με τις μεθόδους κατανάλωσης ενέργειας (βλ. Κεφάλαιο III), οι οργανισμοί χωρίζονται σε δύο μεγάλες ομάδες: αυτοτροφικούς και ετερότροφους. Οι αυτότροφοι οργανισμοί χρησιμοποιούν απευθείας την ηλιακή ενέργεια στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης (πράσινα φυτά), οι ετερότροφοι οργανισμοί χρησιμοποιούν την ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διάσπαση των οργανικών ουσιών.
Προφανώς, οι πρώτοι οργανισμοί ήταν ετερότροφοι, οι οποίοι λάμβαναν ενέργεια από τη διάσπαση οργανικών ενώσεων χωρίς οξυγόνο. Στην αυγή της ζωής, δεν υπήρχε ελεύθερο οξυγόνο στην ατμόσφαιρα της Γης. Η εμφάνιση μιας ατμόσφαιρας σύγχρονης χημικής σύνθεσης συνδέεται στενά με την ανάπτυξη της ζωής. Η εμφάνιση οργανισμών ικανών για φωτοσύνθεση οδήγησε στην απελευθέρωση οξυγόνου στην ατμόσφαιρα και το νερό. Παρουσία του, έγινε δυνατή η διάσπαση οργανικών ουσιών με οξυγόνο, κατά την οποία λαμβάνεται πολλές φορές περισσότερη ενέργεια από ό,τι με το χωρίς οξυγόνο.
Από τη στιγμή της προέλευσής της, η ζωή σχηματίζει ένα ενιαίο βιολογικό σύστημα - τη βιόσφαιρα (βλ. Κεφάλαιο XVI). Με άλλα λόγια, η ζωή δεν προέκυψε με τη μορφή ξεχωριστών απομονωμένων οργανισμών, αλλά αμέσως με τη μορφή κοινοτήτων. Η εξέλιξη της βιόσφαιρας στο σύνολό της χαρακτηρίζεται από συνεχή επιπλοκή, δηλ. την εμφάνιση ολοένα και πιο περίπλοκων δομών.
Είναι δυνατή η ζωή στη Γη τώρα; Από όσα γνωρίζουμε για την προέλευση της ζωής στη Γη, είναι σαφές ότι η διαδικασία εμφάνισης ζωντανών οργανισμών από απλές οργανικές ενώσεις ήταν εξαιρετικά μεγάλη. Για να προέλθει η ζωή στη Γη, χρειάστηκε μια εξελικτική διαδικασία που διήρκεσε για πολλά εκατομμύρια χρόνια, κατά την οποία σύνθετες μοριακές δομές, κυρίως νουκλεϊκά οξέα και πρωτεΐνες, επιλέχθηκαν για σταθερότητα, για την ικανότητα αναπαραγωγής του δικού τους είδους.
Εάν τώρα στη Γη κάπου σε περιοχές έντονης ηφαιστειακής δραστηριότητας μπορούν να προκύψουν αρκετά πολύπλοκες οργανικές ενώσεις, τότε η πιθανότητα οποιασδήποτε παρατεταμένης ύπαρξης αυτών των ενώσεων είναι αμελητέα. Θα οξειδωθούν αμέσως ή θα χρησιμοποιηθούν από ετερότροφους οργανισμούς. Ο Κάρολος Δαρβίνος το κατάλαβε πολύ καλά. Το 1871, έγραψε: «Αλλά τώρα… σε κάποια ζεστή δεξαμενή που περιέχει όλα τα απαραίτητα άλατα αμμωνίου και φωσφόρου και είναι προσβάσιμη στο φως, τη θερμότητα, τον ηλεκτρισμό κ.λπ., μια πρωτεΐνη ικανή για περαιτέρω, όλο και πιο περίπλοκους μετασχηματισμούς, τότε αυτή η ουσία θα να καταστραφούν ή να απορροφηθούν αμέσως, κάτι που ήταν αδύνατο την περίοδο πριν από την εμφάνιση των ζωντανών όντων.
Η ζωή ξεκίνησε στη Γη με αβιογόνο τρόπο.Προς το παρόν, το ζωντανό προέρχεται μόνο από το ζωντανό (βιογενής προέλευση). Αποκλείεται η πιθανότητα επανεμφάνισης ζωής στη Γη.
- Να αναφέρετε τα κύρια στάδια από τα οποία θα μπορούσε να συντεθεί η διαδικασία προέλευσης της ζωής στη Γη.
- Πώς, κατά τη γνώμη σας, η εξάντληση των αποθεμάτων επηρέασε την περαιτέρω εξέλιξη ΘΡΕΠΤΙΚΕΣ ουσιεςστα νερά του αρχέγονου ωκεανού;
- Εξηγήστε την εξελικτική σημασία της φωτοσύνθεσης.
- Γιατί πιστεύετε ότι οι άνθρωποι προσπαθούν να απαντήσουν στην ερώτηση σχετικά με την προέλευση της ζωής στη Γη;
- Γιατί είναι αδύνατη η επανεμφάνιση της ζωής στη Γη;
- Να ορίσετε τον όρο «ζωή».