Pētījuma hipotēze
Ja dzīvība radās abiogēniski, tad dzīvības atkārtota rašanās uz zemes nav iespējama.Pētījuma mērķi
Uzziniet, vai uz Zemes tagad var rasties dzīvība?Progress
1. Literatūras apskats un interneta izmantošana par pētījuma problēmu;2. Atbilde uz jautājumu: Vai tagad ir iespējama dzīvības rašanās uz Zemes?
Pētījuma rezultāti
Pētījuma gaitā studenti izteica domu, ka, ja šodien kaut kur uz Zemes intensīvas vulkāniskās aktivitātes zonās var rasties diezgan sarežģīti organiski savienojumi, tad iespējamība, ka šie savienojumi pastāvēs kādu laiku, ir niecīga. Tos nekavējoties oksidēs vai izmantos heterotrofiskie organismi.Pieņēmumu apstiprināja Čārlza Darvina vārdi: 1871. gadā viņš rakstīja: "Bet ja tagad... kādā siltā ūdenstilpē, kas satur visus nepieciešamos amonija un fosfora sāļus un ir pieejama gaismai, siltumam, elektrībai utt. ", ja ķīmiski veidotos proteīns, kas spēj veikt tālākas, arvien sarežģītākas pārvērtības, tad šī viela nekavējoties tiktu iznīcināta vai absorbēta, kas nebija iespējams laikā pirms dzīvo būtņu parādīšanās. Skolēni nonāca pie secinājuma: dzīvības atkārtota rašanās uz Zemes nav iespējama.
Secinājums
Dzīvība uz zemes radās abiogēniski. Šobrīd dzīvās būtnes rodas tikai biogēni, t.i. vairojoties vecāku organismiem. Līdz ar to dzīvības atkārtotas parādīšanās iespēja uz Zemes ir izslēgta.kā arī atkarību agrīnās stadijas daudzu organismu attīstība no ūdens vide, ievērojama jūras faunas daudzveidība un bagātība salīdzinājumā ar sauszemes faunu.
Pastāv plaši izplatīts viedoklis, saskaņā ar kuru dzīvības rašanās labvēlīgākā vide bija jūru un okeānu piekrastes zonas. Šeit, jūras, zemes, gaisa krustpunktā, labvēlīgi apstākļi dzīvības rašanās nepieciešamo komplekso organisko savienojumu veidošanai.
Pēdējos gados zinātnieku uzmanība ir pievērsta Zemes vulkāniskajiem reģioniem kā vienam no iespējamiem dzīvības rašanās avotiem. Vulkāna izvirdumi izdala milzīgu daudzumu gāzu, kuru sastāvs lielā mērā sakrīt ar gāzu sastāvu, kas veidoja Zemes primāro atmosfēru. Turklāt augsta temperatūra veicina reakcijas.
1977. gadā okeāna tranšejās tika atklāti tā sauktie “melnie smēķētāji”. Vairāku tūkstošu metru dziļumā pie simtiem atmosfēru spiediena no “caurulēm” izplūst ūdens ar temperatūru +200. . .+300°С, bagātināts ar vulkāniskajiem apgabaliem raksturīgām gāzēm. Ap "melno smēķētāju" caurulēm ir atklāti daudzi desmiti jaunu ģinšu, ģimeņu un pat dzīvnieku šķiru. Arī mikroorganismi ir ārkārtīgi dažādi, starp kuriem dominē sēra baktērijas. Varbūt dzīvība radusies okeāna dzīlēs krasi kontrastējošos temperatūras starpības apstākļos (no +200 līdz +4°C)? Kura dzīve bija primāra – ūdens vai sauszemes? Atbildes uz šiem jautājumiem ir jāsniedz nākotnes zinātnei.
Vai ir iespējama dzīvības rašanās uz Zemes? Tagad? Dzīvu organismu rašanās process no vienkāršiem organiskiem savienojumiem bija ārkārtīgi ilgs. Lai uz Zemes izceltos dzīvība, bija nepieciešams evolūcijas process, kas ilga daudzus miljonus gadu, kura laikā probionti piedzīvoja ilgstošu atlasi, lai nodrošinātu stabilitāti, spēju vairoties pašiem un veidojās fermenti, kas kontrolē visus ķīmiskos procesus organismā. dzīvās būtnes. Pirmsdzīves posms acīmredzot bija garš. Ja tagad uz Zemes, kaut kur intensīvas vulkāniskās darbības zonās, var rasties diezgan sarežģīti organiski savienojumi, tad iespējamība, ka šie savienojumi pastāvēs kādu ilgu laiku, ir niecīga. Tos nekavējoties izmantos heterotrofiskie organismi. To saprata Čārlzs Darvins, kurš 1871. gadā rakstīja: “Bet ja tagad (ak, cik liels, ja!) kādā siltā ūdenstilpē, kas satur visus nepieciešamos amonija un fosfora sāļus un ir pieejams gaismai un siltumam, elektrībai utt. , ja ķīmiski veidotos olbaltumviela, kas spētu turpināt arvien sarežģītākas pārvērtības, tad šī viela nekavējoties tiktu iznīcināta vai uzsūkta, kas nebija iespējams laikā pirms dzīvo būtņu parādīšanās.
Tādējādi mūsdienu zināšanas par dzīvības izcelsmi uz Zemes ļauj izdarīt šādus secinājumus:
Dzīvība uz Zemes radās abiogēniski. Pirms bioloģiskās evolūcijas notika ilga ķīmiska evolūcija.
Dzīvības rašanās ir matērijas evolūcijas posms Visumā.
Dzīvības rašanās galveno posmu regularitāti var eksperimentāli pārbaudīt laboratorijā un izteikt šādas diagrammas veidā: atomi ----*- vienkāršas molekulas --^ makromolekulas -- > ultramolekulārās sistēmas (probionti) -- > vienšūnu organismi.
Zemes primārajai atmosfērai bija reducējošs raksturs. Tāpēc pirmie organismi bija heterotrofi.
Darvina dabiskās atlases un spēcīgāko izdzīvošanas principus var pārnest uz prebioloģiskajām sistēmām.
Pašlaik dzīvās būtnes nāk tikai no dzīvām būtnēm (biogēniski). Dzīvības atkārtotas parādīšanās iespēja uz Zemes ir izslēgta.
PĀRBAUDI SEVI
\ . Pamatojoties uz koacervētu pilienu un dzīvo organismu salīdzinošajām īpašībām, pierādiet, ka dzīvība uz Zemes varēja rasties abiogēniski.
2. Kāpēc dzīvības atkārtota parādīšanās uz Zemes nav iespējama?
3. No šobrīd esošajiem organismiem mikoplazmas ir primitīvākās. Tie ir mazāki nekā daži vīrusi. Tomēr tik niecīgā šūnā ir pilns dzīvībai svarīgu molekulu komplekts: DNS, RNS, olbaltumvielas, fermenti, ATP, ogļhidrāti, lipīdi utt. Mikoplazmām nav nekādu organellu, izņemot ārējo membrānu un ribosomas. Par ko liecina šādu organismu pastāvēšanas fakts?
ZEMES VĒSTURE UN TĀS IZPĒTES METODES
Ainu par evolūcijas procesu no tā sākuma līdz mūsdienām atjauno zinātne par senā dzīve - paleontoloģija. Zinātnieki-paleontologi izseko tālos laikmetus, izmantojot pārakmeņojušās pagātnes organismu atliekas, kas saglabājušās zemes slāņos. Tāpēc ģeoloģiskos slāņus tēlaini var saukt par Zemes vēstures akmens hronikas lappusēm un nodaļām. Bet vai ir iespējams precīzi noteikt to vecumu un tajā pašā laikā šajos slāņos esošo fosilo organismu vecumu?
Ģeohronoloģijas metodes. Fosiliju un iežu slāņu vecuma noteikšanai ir dažādas metodes. Visi no tiem ir sadalīti relatīvajos un absolūtajos. Metodes relatīvā ģeohronoloģija nāk no domas, ka vairāk
virsmas slānis vienmēr ir jaunāks par apakšējo slāni. Tāpat tiek ņemts vērā, ka katram ģeoloģiskajam laikmetam ir raksturīgs savs specifisks izskats - konkrēts dzīvnieku un augu kopums. Pamatojoties uz ģeoloģiskā griezuma gultņu slāņu secības izpēti, tiek sastādīta slāņu izvietojuma shēma. (stratigrāfiskā diagramma)šajā jomā. Paleontoloģiskie dati ļauj identificēt identiskas vai līdzīgas sugas dažādu ģeoloģisko griezumu slāņos dažādas valstis un kontinentos. Pamatojoties uz fosiliju formu līdzību, tiek izdarīts secinājums par slāņu, kas satur tā sauktās vadošās fosilijas, sinhronismu, t.i. viņu kas pieder vienam un tam pašam vai laiks.
Metodes absolūtā ģeohronoloģija ir balstīti uz noteiktu ķīmisko elementu dabisko radioaktivitāti. Pirmo reizi viņš ierosināja izmantot šo fenomenu kā laika standartu Pjērs Kirī (1859-1906). Radioaktīvās sabrukšanas ātruma stingrā nemainīguma dēļ radās doma izstrādāt vienu precīzu Zemes vēstures hronoloģisku skalu. Vēlāk šo jautājumu izstrādāja E. Raterfords (1871-1937) un citi zinātnieki -
Absolūtā vecuma noteikšanai tiek izmantoti “ilgdzīvotāji” radioaktīvie izotopi, kas piemēroti Zemes senāko slāņu vecuma izpētei. Radioaktīvā izotopa sabrukšanas ātrumu izsaka ar tā pussabrukšanas periodu. Tas ir laiks, kurā jebkurš sākotnējais atomu skaits tiek samazināts uz pusi, zinot attiecīgā izotopa pussabrukšanas periodu un izmērot radioaktīvā izotopa daudzuma un tā sabrukšanas produktu attiecību, var noteikt konkrētā iežu vecumu. Piemēram, urāna-238 pussabrukšanas periods ir 4,498 miljardi gadu. Kilograms urāna, neatkarīgi no tā, kādā iezi, pēc 100 miljoniem gadu dod 13 g svina un 2 g hēlija. Līdz ar to, jo vairāk urāna svina klintī, jo senāks tas un slānis, kas to satur. Tas ir “radioaktīvā pulksteņa” darbības princips. Aplūkotais piemērs ilustrē senāko izotopu ģeohronoloģijas metodi – svinu. Tas ir nosaukts tāpēc, ka iežu vecumu nosaka svina uzkrāšanās urāna un torija sabrukšanas laikā. Urāna-238 radioaktīvās sabrukšanas rezultātā rodas svins-206, urāns-235, svins-207, un torija-232 sabrukšanas laikā parādās svins-208.
Atkarībā no radioaktīvās sabrukšanas galaprodukta ir izstrādātas citas izotopu ģeohronoloģijas metodes: hēlijs, ogleklis, kālija-argons u.c.
Lai noteiktu ģeoloģisko atrašanās vietu līdz 50 tūkstošiem gadu, plaši tiek izmantota radiooglekļa datēšana. Tas ir balstīts uz faktu, ka kosmosa starojuma un Zemes atmosfēras ietekmē slāpeklis pārvēršas par radioaktīvo oglekļa izotopu C, kura pussabrukšanas periods ir 5750 gadi, pateicoties pastāvīgai apmaiņai ar vidi, koncentrācija radioaktīvā oglekļa izotopu konstante, savukārt pēc nāves un apmaiņas pārtraukšanas
vielas, radioaktīvais izotops ""*C sāk sadalīties. Zinot pussabrukšanas periodu, jūs varat ļoti precīzi noteikt organisko atlieku vecumu: ogles, zari, kūdra, kauli. Šo metodi izmanto, lai datētu apledojuma laikmetus, senās cilvēces civilizācijas posmus utt.
Pēdējos gados ir veiksmīgi attīstīta dendrohronoloģiskā metode. Izpētījuši laika apstākļu ietekmi uz augšanas gredzenu augšanu uz koksnes, biologi atklāja, ka mainīgi zemas un augstas augšanas gredzeni sniedz unikālu priekšstatu. Sastādot vidējo koksnes augšanas līkni katram reģionam, ir iespējams datēt jebkuru koka gabalu ar viena gada precizitāti. Tā, piemēram, padomju arheologi precīzi datē senās Novgorodas celtniecībā izmantotās koksnes vecumu.
Tāpat kā koku gredzeni, tie atspoguļo koraļļu augšanas līniju ikdienas, sezonas un gada ciklus. Šie jūras bezmugurkaulnieki ārējā daļa skelets ir pārklāts ar plānu kaļķainu slāni, ko sauc epitēka. Ja tas ir labi saglabājies, uz epntek ir redzami skaidri gredzeni - kalcija karbonāta nogulsnēšanās ātruma periodisku izmaiņu rezultāts. Šie veidojumi ir sagrupēti jostās. Amerikāņu paleontologs Dž. Velss pierādīja (1963), ka koraļļu epitēku gredzenu līnijas un jostas attēlo ikdienas un gada veidojumus. Pētot mūsdienu rifus veidojošo koraļļu sugas, viņš saskaitīja aptuveni 360 līnijas to ikgadējā joslā, tas ir, katra līnija atbilda pieaugumam vienas dienas laikā. Interesanti, ka koraļļiem, kas dzīvoja aptuveni pirms 370 miljoniem gadu, to gada zonā ir no 385 līdz 399 līnijām. Pamatojoties uz to, J. Velss nonāca pie secinājuma, ka dienu skaits gadā tajā tālajā ģeoloģiskajā laikā bija lielāks nekā mūsu laikmetā. Patiešām, kā liecina astronomiskie aprēķini un paleontoloģiskie dati, Zeme griezās ātrāk, un tāpēc diennakts garums bija aptuveni 22 stundas. Zinot noteiktu organismu parādīšanās secību un dažādu slāņu vecumu zemes garoza, zinātnieki iekšā vispārīgs izklāsts sastādīja mūsu planētas vēstures hronoloģiju un aprakstīja dzīvības attīstību uz tās.
Kalendārs Zemes vēsture. Zemes vēsture ir sadalīta garos laika periodos - laikmets. Laikmetus iedala uttgrautiņi, periodi - ieslēgts laikmeti, laikmets - ieslēgts gadsimtā.(Zemes vēstures kalendārs ir parādīts tabulā.)
Iedalījums laikmetos un periodos nav nejaušs. Viena laikmeta beigas un cita sākums iezīmējās ar būtiskām pārvērtībām Zemes sejā, pārmaiņām sauszemes un jūras attiecībās un intensīviem kalnu veidošanas procesiem.
Nosaukts ur grieķu izcelsme: kitarhija -zem senā,arheja - vecākais, Proterozoja - primārā dzīve,Paleozoja - senā dzīve,Mezozojs - vidējais mūžs.cenozoja- jauna dzīve (att. 40).
j 55
Zīdītāju uzplaukums
Rāpuļu ziedu laiki
Abinieku skaita pieaugums
Zemes iekarošana
Senie mugurkaulnieki
Ozona ekrāna izskats
Sūkļi, tārpi
Arheocīti
Kurskas dzelzsrūdu veidošanās
Hidroīdie polipi ir daudzšūnu. Zaļās aļģes-eukarioti. Augsņu izskats Zilaļģes Baktērijas J notis
Parādīšanās dzīvi
Vulkānisms, ūdens tvaiku kondensācija, sekundārā uzkrāšanās atmosfēra
Izglītība zemes garoza
Planētas veidošanās
40. att. Dzīvības attīstības vēsture uz Zemes
Ģeohronoloģiski tabula
Ilgums (miljoni gadu) | no sākuma līdz mūsdienām (miljonos gadu) |
|||
Kainozojs | Kvartāra holocēns 0,02 0,02 pleistocēns 1,5 1,5 |
|||
Terciārais pliocēns 11 neogēns |
||||
Turpinājums
Paleogēna | Oligo cenas Eocēns Paleocēns | ||
Vēlu Agri | |||
Vēlu Agri | |||
Mezozoja paleozojs | Vēls vidus agrs | ||
Vēlu Agri | |||
Vidēji agri | |||
Vēls vidus agrs | |||
Vēlu Agri | |||
Vēls vidus agrs | |||
Vēlais vidus | |||
Proterozoja | Vēlīnā proterozoiskā rifa | ||
Vēls vidus agrs | |||
Proterozoja | |||
Agrīnais proterozojs | |||
1100--1400 3500-3800 |
|||
Katarhey |
PĀRBAUDI SEVI
1. Kāda ir galveno metožu būtība iežu un organismu fosilo atlieku datēšanai?
2. Kāds ir “radioaktīvā pulksteņa” darbības princips?
3. Kāds ir Zemes vēstures kalendārs?
DZĪVES ATTĪSTĪBA PRIEKAMBRIJAS LAIKĀ
Vēl nesen paleontologi varēja iedziļināties dzīves vēsturē tikai pirms 500-570 miljoniem gadu, un fosiliju ieraksti sākās ar kembrija periodu. Ilgu laiku nebija iespējams noteikt organismu atliekas prekembrija nogulumos. Bet, ja paturam prātā, ka 7/8 no Zemes ģeoloģiskās vēstures aizņem prekembrija, tad ir saprotama pēdējo gadu straujā paleontoloģijas attīstība.
Arheja. Paleontoloģiskie dati no senākajiem nogulumu slāņiem liecina, ka pirmsorganisma evolūcijas stadija ilga 1,5-!,6 miljardus gadu pēc Zemes kā planētas veidošanās. Katarhey bija "izrāde bez skatītājiem". Dzīve radās uz katarhejas un arhejas robežas. Par to liecina mikroorganismu atlieku atradumi agrīnajos arhejas iežos 3,5-3,8 miljardu gadu vecumā. Par dzīvi Arhejā ir maz zināms. Arhejas ieži satur lielu daudzumu grafīta. Tiek uzskatīts, ka grafīts nāk no organisko savienojumu atliekām, kas bija dzīvo organismu sastāvdaļa. Tās bija mobilās par" kariotiem - baktērijas un zili zaļš. Šo primitīvo mikroorganismu vitālās darbības produkti ir arī vecākie nogulumieži (stromatolīti) - stabveida kaļķaini veidojumi, kas sastopami Kanādā, Austrālijā, Āfrikā, Urālos un Sibīrijā. Dzelzs, niķeļa un mangāna nogulumiežiem ir baktēriju pamats. Līdz 90% no pasaules sēra rezervēm radās sēra baktēriju darbības rezultātā. Daudzi mikroorganismi ir aktīvi dalībnieki kolosālu, vēl maz izpētītu minerālu resursu veidošanā Pasaules okeāna dzelmē. Tur tika atklātas dzelzs, mangāna, vara, niķeļa un kobalta atradnes. Mikroorganismu loma ir liela arī degslānekļa, naftas un gāzes veidošanā.
Zili zaļās baktērijas ātri izplatījās pa arhejām un kļūst par planētas saimniekiem. Šiem organismiem nebija atsevišķa kodola, bet bija izstrādāta sistēma vielmaiņa, spēja vairoties. Turklāt zilajiem zaļajiem bija fotosintēzes aparāts. Pēdējā parādīšanās bija lielākā aromirfoze dzīvās dabas evolūcijā un pavēra vienu no brīvā skābekļa veidošanās ceļiem (iespējams, īpaši sauszemes).
Arhejas beigās (pirms 2,8-3 miljardiem gadu) pirmais
koloniālās aļģes, kuru pārakmeņojušās atliekas ir atrastas Austrālijā, Āfrikā un Padomju Savienībā.
Paleontoloģiskie pētījumi pakāpeniski papildinās priekšstatu par dzīvi agrīnās stadijas tās evolūcija. Pagaidām tā tālā laika hronoloģija ir iezīmēta tikai shematiski. Akmens hronika jau ir sākusies, bet “rakstīšanas” pēdas ir ļoti reti -
Ozona hipotēze ekrāns. Vissvarīgākais posms dzīvības attīstībā uz Zemes ir cieši saistīts ar skābekļa koncentrācijas izmaiņām atmosfērā un ozona ekrāna veidošanos. Šo pieņēmumu mūsu gadsimta 60. gadu beigās izteica amerikāņu zinātnieki G. Berkners un L. Māršals. Tagad to apstiprina bioģeoķīmijas un paleontoloģijas dati. Pateicoties zilo zaļo dzīvībai svarīgajai aktivitātei, brīvā skābekļa saturs atmosfērā ir ievērojami palielinājies Skābekļa koncentrācijas tā sauktā “Pastera punkta” sasniegšana - 1% no tā koncentrācijas mūsdienu atmosfērā - radīja priekšnoteikumus. aerobā disimilācijas-elpošanas mehānisma izpausmei Pirms tam dominējošie anaerobie (bez skābekļa) procesi Elpošanas rašanās bija liela aromorfoze, kā rezultātā daudzkārt palielinājās enerģijas izdalīšanās.
Skābekļa uzkrāšanās izraisīja primārā ozona ekrāna parādīšanos augšējie slāņi biosfēra, kas pavēra plašus apvāršņus dzīvības uzplaukumam, jo neļāva iznīcinošajiem ultravioletajiem stariem iekļūt Zemē.
Ozona ekrāna parādīšanās un pāreja no anaerobiem procesiem uz elpošanu notiek vendiešu valodā - visvairāk vēlīnā stadija Proterozoja un izraisa fotosintētisko organismu attīstību - autotrofi ar sauli bagātajos okeāna augšējos slāņos. Savukārt autotrofisko organismu organisko savienojumu uzkrāšanās fotosintēzes rezultātā radīja apstākļus to patērētāju evolūcijai - heterotrofiski organismi.
Paleozojā, uz silūra un devona robežas, skābekļa saturs atmosfērā sasniedza 10% no mūsdienu koncentrācijas. Līdz tam laikam ozona ekrāna jauda bija tik ļoti pieaudzis, ka tas ļāva dzīviem organismiem sasniegt zemi.
DokumentsNeobligātilabi-seminārs BORGES UN NABOKOVS MEKLĒJĀ... rezultātus paredzēts apspriest šajā protams-seminārs, parādīja, ka līdzīgs... un kultūrvēsturisks konteksts. Īsta labi-seminārs ir adresēts ikvienam, kam interesē salīdzinošās...
Pašlaik dzīvība uz Zemes nevar rasties abiogēniski. Darvins 1871. gadā rakstīja: “Bet, ja tagad... jebkurā siltā ūdenstilpē, kas satur visus nepieciešamos amonija un fosfora sāļus un bija pieejama gaismas, siltuma, elektrības ietekmei, ķīmiski izveidojās proteīns, kas spēj arvien vairāk sarežģītas pārvērtības, tad šī viela nekavējoties tiktu iznīcināta un absorbēta, kas nebija iespējams dzīvo būtņu rašanās periodā. Dzīvība uz Zemes radās abiogēniski. Pašlaik dzīvās būtnes nāk tikai no dzīvām būtnēm (biogēna izcelsme). Dzīvības atkārtotas parādīšanās iespēja uz Zemes ir izslēgta.
Panspermijas teorija.
1865. gadā Vācu ārsts izvirzīja G. Rihters Cosmozoan hipotēze
( kosmiskie rudimenti), saskaņā ar kuru dzīvība ir mūžīga un kosmisko telpu apdzīvojošos rudimentus var pārnest no vienas planētas uz otru.
Līdzīgu hipotēzi 1907. gadā izvirzīja zviedru dabaszinātnieks S. Arheniuss, liekot domāt, ka dzīvības embriji Visumā pastāv mūžīgi – panspermijas hipotēze. Viņš aprakstīja, kā vielas daļiņas, putekļu graudi un dzīvas mikroorganismu sporas izplūst kosmosā no planētām, kurās dzīvo citas radības. Viņi saglabā savu dzīvotspēju, lidojot Visuma telpā viegla spiediena ietekmē. Nokļūstot uz planētas ar piemērotiem dzīves apstākļiem, viņi sākas jauna dzīve uz šīs planētas. Šo hipotēzi atbalstīja daudzi, tostarp krievu zinātnieki S.P.Kostychev, L.S Berg un P.P.
Šī hipotēze neparedz nekādu mehānismu, lai izskaidrotu dzīvības primāro izcelsmi, un pārceļ problēmu uz citu vietu Visumā. Lībigs uzskatīja, ka "atmosfēra debess ķermeņi, kā arī rotējošos kosmiskos miglājus var uzskatīt par mūžīgām animācijas formas krātuvēm, kā mūžīgām organisko embriju plantācijām,” no kurienes šo embriju veidā izkaisīta dzīvība Visumā.
Lai pamatotu panspermiju, tiek izmantoti alu gleznojumi, kas attēlo raķetēm vai astronautiem līdzīgus objektus vai NLO izskatu. Kosmosa kuģu lidojumi iznīcināja pārliecību par saprātīgas dzīvības pastāvēšanu uz Saules sistēmas planētām, kas parādījās pēc tam, kad Šiparelli 1877. gadā atklāja kanālus uz Marsa.
Lovells uz Marsa saskaitīja 700 kanālus. Kanālu tīkls aptvēra visus kontinentus. 1924. gadā kanāli tika nofotografēti, un lielākā daļa zinātnieku tos uzskatīja par pierādījumu saprātīgas dzīves esamībai. 500 kanālu fotogrāfijās tika fiksētas arī sezonālās krāsu izmaiņas, kas apstiprināja padomju astronoma G. A. Tihova idejas par veģetāciju uz Marsa, jo ezeri un kanāli bija zaļi.
Vērtīgu informāciju par fiziskajiem apstākļiem uz Marsa ieguva padomju kosmosa kuģis Marss un amerikāņu nolaišanās stacijas Viking 1 un Viking 2. Tādējādi polārie vāciņi, piedzīvojot sezonālas izmaiņas, sastāvēja no ūdens tvaikiem, kas sajaukti ar minerālu putekļiem un cieto oglekļa dioksīdu (sauso ledu). Taču līdz šim uz Marsa dzīvības pēdas nav atrastas.
Virsmas izpēte no mākslīgajiem pavadoņiem liecināja, ka Marsa kanāli un upes varētu būt radušās zemūdens ledus kušanas rezultātā apgabalos palielināta aktivitāte vai planētas iekšējais siltums, vai kad periodiskas izmaiņas klimats.
Divdesmitā gadsimta sešdesmito gadu beigās interese par panspermijas hipotēzēm atkal pieauga. Pētot meteorītu un komētu vielu, tika atklāti “dzīvo būtņu prekursori” - organiskie savienojumi, ciānūdeņražskābe, ūdens, formaldehīds, cianogēni.
Formaldehīds tika konstatēts 60% gadījumu 22 pētītajos apgabalos ar mākoņiem, kuru koncentrācija bija aptuveni 1000 molekulu/cm. kubs aizpildīt plašas vietas.
1975. gadā Mēness augsnē un meteorītos tika atrasti aminoskābju prekursori.
Stacionāra dzīves stāvokļa jēdziens.
Pēc V.I.Vernadska domām, jārunā par dzīvības mūžību un tās organismu izpausmēm, tāpat kā par debess ķermeņu materiālā substrāta mūžību, to termiskajām, elektriskām, magnētiskajām īpašībām un izpausmēm. Viss dzīvais nāk no dzīvām būtnēm (Redi princips).
Primitīvi vienšūnu organismi varēja rasties tikai Zemes biosfērā, kā arī Visuma biosfērā. Pēc Vernadska domām, dabaszinātnes ir balstītas uz pieņēmumu, ka dzīve ar tās īpašajām īpašībām nepiedalās Visuma dzīvē. Bet biosfēra ir jāuztver kā veselums, kā vienots dzīvs kosmisks organisms (tad pazūd jautājums par dzīvā sākumu, par lēcienu no nedzīvā uz dzīvu).
"Holobiozes" hipotēze.
Tas attiecas uz pirmsšūnu senča prototipu un tā spējām.
Ir dažādas pirmsšūnu priekšteču formas - “bioīds”, “biomonāde”, “mikrosfēra”.
Saskaņā ar bioķīmiķa P. Dekkera teikto, “bioīda” strukturālo pamatu veido dzīvotspējīgas nelīdzsvarotas izkliedējošas struktūras, tas ir, mikrosistēmas atklāšana ar fermentatīvu aparātu, kas katalizē “bioīda” metabolismu.
Šī hipotēze interpretē darbību pirms šūnu priekšteča apmaiņas vielmaiņas garā.
“Holobiozes” hipotēzes ietvaros bioķīmiķi S. Fokss un K. Doze modelēja savus metabolismā spējīgos biopolimērus – komplekso proteīnu sintēzi.
Šīs hipotēzes galvenais trūkums ir ģenētiskās sistēmas trūkums šādā sintēzē. Tāpēc priekšroka tiek dota katras dzīvās būtnes “molekulārajam priekštecim”, nevis primārajai protošūnu struktūrai.
Genobiozes hipotēze.
Amerikāņu zinātnieks Haldane uzskatīja, ka primārā struktūra nav tāda, kas spēj vielmaiņu ar vidi, bet molekulārā sistēma, kas ir līdzīga gēnam un spēj vairoties, un tāpēc to sauc par “kailo gēnu”. Vispārēja atzīšanaŠī hipotēze tika saņemta pēc RNS un DNS un to fenomenālo īpašību atklāšanas.
Saskaņā ar šo ģenētisko hipotēzi, sākumā radās nukleīnskābes kā proteīnu sintēzes matricas pamatu. Pirmo reizi to 1929. gadā izvirzīja G. Mēlers.
Eksperimentāli ir pierādīts, ka vienkāršas nukleīnskābes var vairoties bez fermentiem. Olbaltumvielu sintēze uz ribosomām notiek, piedaloties t-RNS un r-RNS. Viņi spēj veidot ne tikai nejaušas aminoskābju kombinācijas, bet arī sakārtotus olbaltumvielu polimērus. Varbūt primārās ribosomas sastāvēja tikai no RNS. Šādas proteīnu nesaturošas ribosomas varētu sintezēt sakārtotus peptīdus, piedaloties tRNS molekulām, kuras sazinājās ar rRNS, savienojot bāzi.
Nākamajā ķīmiskās evolūcijas posmā parādījās matricas, kas noteica t-RNS molekulu secību un līdz ar to arī aminoskābju secību, kuras saistās ar t-RNS molekulām. Nukleīnskābju spēja kalpot par veidnēm komplementāru ķēžu veidošanā (piemēram, RNS sintēze uz DNS) ir pārliecinošākais arguments par labu idejai par vadošo nozīmi bioģenēzes procesā. iedzimto aparātu un līdz ar to par labu dzīvības rašanās ģenētiskajai hipotēzei.
3. Kā uz Zemes radās dzīvība
Mūsdienu koncepcija par dzīvības izcelsmi uz Zemes ir plašas dabaszinātņu sintēzes rezultāts, daudzas teorijas un hipotēzes, ko izvirzījuši dažādu specialitāšu pētnieki.
Ievads.
1. Priekšstati par dzīvības izcelsmi uz Zemes.
2. Dzīvības izcelsme.
3. Vienkāršāko dzīvo būtņu formu rašanās.
Secinājums.
Izmantotās literatūras saraksts
Ievads
Jautājumi par dabas izcelsmi un dzīvības būtību jau sen ir bijis cilvēka intereses priekšmets viņa vēlmē izprast apkārtējo pasauli, izprast sevi un noteikt savu vietu dabā. Dzīvības izcelsme ir viena no trim svarīgākajām ideoloģiskajām problēmām līdzās mūsu Visuma un cilvēka izcelsmes problēmai.
Gadsimtiem ilgi pētījumi un mēģinājumi atrisināt šos jautājumus ir radījuši dažādus priekšstatus par dzīvības izcelsmi.
1. Priekšstati par dzīvības izcelsmi uz Zemes
Kreacionisms ir dzīvo būtņu dievišķā radīšana.
Saskaņā ar kreacionismu dzīvības rašanās uz Zemes nevarēja notikt dabiski, objektīvi, regulāri; dzīvība ir dievišķas radošās darbības sekas. Dzīvības izcelsme attiecas uz konkrētu notikumu pagātnē, ko var aprēķināt. 1650. gadā Īrijas arhibīskaps Ušers aprēķināja, ka Dievs pasauli radīja 4004. gada oktobrī pirms mūsu ēras, bet 23. oktobrī pulksten 9 no rīta — cilvēks. Šo skaitli viņš ieguva, analizējot visu Bībelē minēto personu vecumu un attiecības. Tomēr līdz tam laikam Tuvajos Austrumos jau bija attīstīta civilizācija, kā to pierāda arheoloģiskie pētījumi. Taču jautājums par pasaules un cilvēka radīšanu nav slēgts, jo Bībeles tekstus var interpretēt dažādi.
Jēdziens par vairāku spontānu dzīvības ģenerēšanu no nedzīvas matērijas(to ievēroja arī Aristotelis, kurš uzskatīja, ka dzīvās būtnes var rasties arī augsnes sadalīšanās rezultātā). Dzīvības spontānas izcelsmes teorija radās Babilonā, Ēģiptē un Ķīnā kā alternatīva kreacionismam. Tas balstās uz jēdzienu, ka dabas faktoru ietekmē dzīvās būtnes var rasties no nedzīvām lietām, bet organiskas - no neorganiskām lietām. Tas attiecas uz Aristoteli: noteiktas vielas “daļiņas” satur noteiktu “alternatīvu principu”, kas noteiktos apstākļos var radīt dzīvu organismu. Aristotelis uzskatīja, ka aktīvā viela ir apaugļotā olā, saules gaismā un trūdošā gaļā. Demokritam dzīvības sākums bija dubļos, Talesam - ūdenī, Anaksagoram - gaisā. Aristotelis, balstoties uz informāciju par dzīvniekiem, kas nāca no Aleksandra Lielā karavīriem un ceļotājiem tirgotājiem, radīja ideju par dzīvu būtņu pakāpenisku un nepārtrauktu attīstību no nedzīvām būtnēm un radīja ideju par “dabas kāpnes” saistībā ar dzīvnieku pasauli. Viņam nebija šaubu par varžu, peļu un citu mazu dzīvnieku spontāno paaudzi. Platons runāja par dzīvo būtņu spontānu ģenerēšanu no Zemes caur sabrukšanas procesu.
Ideja par spontānu ģenerēšanu kļuva plaši izplatīta viduslaikos un renesansē, kad spontānas ģenerēšanas iespēja tika pieļauta ne tikai vienkāršām, bet arī diezgan labi organizētām radībām, pat zīdītājiem.
(piemēram, peles, kas izgatavotas no lupatām). Ir zināmi Paracelza mēģinājumi izstrādāt receptes mākslīgs cilvēks(homunculus).
Helmonts nāca klajā ar recepti peļu ražošanai no kviešiem un netīrās veļas. Bekons arī uzskatīja, ka pagrimums ir jaunas dzimšanas dīglis. Spontānas dzīves ģenerēšanas idejas atbalstīja Galilejs, Dekarts, Hārvijs un Hēgels.
Pret spontānās paaudzes teoriju 17. gs. Uzstājās Florences ārsts Frančesko Redi. Ielicis gaļu slēgtā katlā, F. Redi parādīja, ka iekš sapuvusi gaļa Blowfly kāpuri spontāni neveidojas. Spontānās paaudzes teorijas piekritēji nepadevās, viņi apgalvoja, ka spontāna kāpuru rašanās nenotika tikai tāpēc, ka gaiss neiekļuva slēgtajā katlā. Pēc tam F. Redi ielika gaļas gabalus vairākos dziļos traukos. Dažas no tām viņš atstāja vaļā un dažus pārklāja ar muslīnu. Pēc kāda laika atvērtajos traukos gaļa mudināja mušu kāpurus, savukārt ar muslīnu pārklātajos traukos sapuvušajā gaļā kāpuru nebija.
18. gadsimtā Spontānas dzīves ģenerēšanas teoriju turpināja aizstāvēt vācu matemātiķis un filozofs Leibnics. Viņš un viņa atbalstītāji apgalvoja, ka dzīvajos organismos ir īpašs "dzīvības spēks". Pēc vitalistu domām (no latīņu “vita” - dzīvība), “dzīvības spēks” ir klātesošs visur. Jums vienkārši vajag to ieelpot, un nedzīvais kļūs dzīvs.
Mikroskops cilvēkiem atklāja mikropasauli. Novērojumi liecina, ka mikroorganismi tiek atklāti pēc kāda laika cieši noslēgtā kolbā ar gaļas buljonu vai siena uzlējumu. Bet, tiklīdz stundu vārīja gaļas buljonu un aiztaisīja kaklu, aizzīmogotajā kolbā nekas neparādījās. Vitalisti ierosināja, ka ilgstoša vārīšana nogalina “dzīvības spēku”, kas nevar iekļūt noslēgtajā kolbā.
19. gadsimtā Pat Lamarks 1809. gadā rakstīja par spontānas sēnīšu veidošanās iespēju.
Iznākot Darvina grāmatai “Sugu izcelsme”, atkal radās jautājums par to, kā uz Zemes radās dzīvība. Francijas Zinātņu akadēmija 1859. gadā piešķīra īpašu balvu par mēģinājumu izgaismot spontānās paaudzes jautājumu. Šo balvu 1862. gadā saņēma slavenais franču zinātnieks Luiss Pastērs. Kurš veica eksperimentu, kas vienkāršībā konkurēja ar Redi slaveno eksperimentu. Viņš kolbā vārīja dažādas uzturvielu barotnes, kurās varēja augt mikroorganismi. Ilgstošas vārīšanas laikā kolbā gāja bojā ne tikai mikroorganismi, bet arī to sporas. Atceroties vitālistu apgalvojumu, ka mītiskais "dzīvības spēks" nespēj iekļūt aizzīmogotā kolbā, Pasters piestiprināja tai S-veida cauruli ar brīvu galu. Mikroorganismu sporas nosēdās uz plānas izliektas caurules virsmas un nevarēja iekļūt uzturvielu barotnē. Labi vārīta barotne palika sterila, tajā netika novērota spontāna mikroorganismu rašanās, lai gan tika nodrošināta piekļuve gaisam (un līdz ar to arī bēdīgi slavenajam “dzīvības spēkam”).
Tādējādi tika pierādīts, ka mūsu laikos jebkurš organisms var parādīties tikai no cita dzīva organisma.
Līdzsvara stāvokļa koncepcija, saskaņā ar kuru dzīvība ir pastāvējusi vienmēr. Dzīvības mūžīgās pastāvēšanas teorijas piekritēji uzskata, ka uz vienmēr pastāvošas Zemes dažas sugas bija spiestas izmirt vai krasi mainīt savu skaitu noteiktās planētas vietās ārējo apstākļu izmaiņu dēļ. Šajā ceļā nav izstrādāta skaidra koncepcija, jo Zemes fosilajos ierakstos ir dažas nepilnības un neskaidrības. Sekojošā hipotēžu grupa ir saistīta arī ar ideju par dzīvības mūžīgo pastāvēšanu Visumā.
Panspermijas jēdziens– ārpuszemes dzīvības izcelsme. Panspermijas teorija (hipotēze par iespēju pārnest dzīvību Visumā no viena kosmiskā ķermeņa uz citiem) nepiedāvā nekādu mehānismu, lai izskaidrotu dzīvības primāro rašanos un pārnestu problēmu uz citu vietu Visumā. Lībigs uzskatīja, ka "debesu ķermeņu atmosfēras, kā arī rotējošie kosmiskie miglāji var tikt uzskatīti par mūžīgām animācijas formas krātuvēm, kā mūžīgām organisko dīgļu plantācijām", no kurienes dzīvība šo mikrobu veidā tiek izkliedēta Visumā.
1865. gadā vācu ārsts G. Rihters izvirzīja kosmozoānu (kosmisko rudimentu) hipotēzi, saskaņā ar kuru dzīvība ir mūžīga un kosmisko telpu apdzīvojošos rudimentus var pārnest no vienas planētas uz otru. Šo hipotēzi ir atbalstījuši daudzi izcili zinātnieki. Līdzīgi domāja arī Kelvins, Helmholcs un citi. Mūsu gadsimta sākumā Arrhenius nāca klajā ar ideju par radiopanspermiju. Viņš aprakstīja, kā vielas daļiņas, putekļu graudi un dzīvas mikroorganismu sporas izplūst kosmosā no planētām, kurās dzīvo citas radības. Viņi saglabā savu dzīvotspēju, lidojot Visuma telpā viegla spiediena ietekmē. Nonākuši uz planētas ar piemērotiem dzīves apstākļiem, viņi uz šīs planētas sāk jaunu dzīvi.
Lai pamatotu panspermiju, viņi parasti izmanto alu gleznojumus, kas attēlo objektus, kas izskatās pēc raķetēm vai astronautiem, vai NLO izskatu. Kosmosa kuģu lidojumi iznīcināja ticību saprātīgas dzīvības pastāvēšanai uz Saules sistēmas planētām, kas parādījās pēc tam, kad Šiaparelli atklāja kanālus uz Marsa.
Jēdziens par dzīvības izcelsmi uz Zemes vēsturiskajā pagātnē fizikāli ķīmiskiem likumiem pakļautu procesu rezultātā.
Šobrīd visplašāk pieņemtā hipotēze par dzīvības izcelsmi uz Zemes, ko formulējis padomju zinātnieks akad. A.I.Oparins un angļu zinātnieks J.Haldane. Šī hipotēze ir balstīta uz pieņēmumu par dzīvības pakāpenisku rašanos uz Zemes no organisko vielu ilgstošas abiogēnas (nebioloģiskas) molekulārās evolūcijas ceļā. A.I. Oparina teorija ir vispārinājums pārliecinošiem pierādījumiem par dzīvības rašanos uz Zemes dabiskā pārejas procesa rezultātā no vielas kustības ķīmiskās formas uz bioloģisko.
2 . Dzīves izcelsme
kriptozoisks
Šis ģeoloģiskais laiks sākās ar Zemes rašanos pirms 4,6 miljardiem gadu, ietver zemes garozas un protookeāna veidošanās periodu un beidzas ar augsti organizētu organismu plašu izplatību ar labi attīstītu eksoskeletu. Kriptozi parasti iedala arhejā jeb arheozojā, kas ilga aptuveni 2 miljardus gadu, un proterozojā, kas arī ilga gandrīz 2 miljardus gadu. Reiz kriptozojā, ne vēlāk kā pirms 3,5 miljardiem gadu, uz Zemes parādījās dzīvība. Dzīvība varēja parādīties tikai tad, kad Arheānā izveidojās labvēlīgi apstākļi un, pirmkārt, labvēlīga temperatūra.
Dzīvā matērija, cita starpā, ir veidots no olbaltumvielām. Tāpēc līdz dzīvības rašanās brīdim temperatūrai uz zemes virsmas bija jāsamazinās pietiekami, lai olbaltumvielas netiktu iznīcinātas. Ir zināms, ka mūsdienās dzīvās vielas pastāvēšanas temperatūras robeža ir 90 C, dažas baktērijas dzīvo karstajos avotos šajā temperatūrā. Šajā augstajā temperatūrā jau var veidoties daži organiskie savienojumi, kas nepieciešami dzīvās vielas, galvenokārt olbaltumvielu, veidošanai. Grūti pateikt, cik ilgi tas pagāja zemes virsma atdzesē līdz vajadzīgajai temperatūrai.
Daudzi pētnieki, kas pēta dzīvības rašanās problēmu uz Zemes, uzskata, ka dzīvība radusies seklā jūras ūdenī parastu fizikālu un ķīmisku procesu rezultātā, kas raksturīgi neorganiskām vielām. Noteikti ķīmiskie savienojumi veidojas noteiktos apstākļos un ķīmiskie elementi tiek kombinēti savā starpā noteiktās svara attiecībās.
Sarežģītu organisko savienojumu veidošanās iespējamība ir īpaši augsta oglekļa atomiem to dēļ specifiskas funkcijas. Tāpēc ogleklis kļuva par būvmateriālu, no kura saskaņā ar fizikas un ķīmijas likumiem salīdzinoši viegli un ātri radās vissarežģītākie organiskie savienojumi.
Molekulas uzreiz nesasniedza sarežģītības pakāpi, kas nepieciešama “dzīvās vielas” uzbūvei. Mēs varam runāt par ķīmisko evolūciju, kas notika pirms bioloģiskās evolūcijas un beidzās ar dzīvo būtņu parādīšanos. Ķīmiskās evolūcijas process bija diezgan lēns. Šī procesa sākums ir 4,5 miljardus gadu attālināts no jaunajiem laikiem un praktiski sakrīt ar pašas Zemes veidošanās laiku.
Ieslēgts sākuma posmi Savā vēsturē Zeme bija karsta planēta. Rotācijas dēļ, pakāpeniski pazeminoties temperatūrai, smago elementu atomi virzījās uz centru, bet virspusē koncentrējās vieglo elementu (ūdeņraža, oglekļa, skābekļa, slāpekļa) atomi, no kuriem sastāv dzīvo organismu ķermeņi. slāņi. Zemei tālāk atdziestot, parādījās ķīmiskie savienojumi: ūdens, metāns, oglekļa dioksīds, amonjaks, ūdeņraža cianīds, kā arī molekulārais ūdeņradis, skābeklis, slāpeklis. Fiziskā un Ķīmiskās īpašībasūdens (augsts dipola moments, viskozitāte, siltumietilpība u.c.) un ogleklis (grūtības veidot oksīdus, spēja reducēties un veidot lineārus savienojumus) noteica, ka tie atrodas pie dzīvības šūpuļa.
Šajos sākumposmos veidojās Zemes primārā atmosfēra, kas nevis oksidējās, kā tagad, bet gan dabā reducējās. Turklāt tas bija bagāts ar inertām gāzēm (hēliju, neonu, argonu). Šī primārā atmosfēra jau ir zaudēta. Tās vietā izveidojās otra Zemes atmosfēra, kas sastāvēja no 20% skābekļa - vienas no ķīmiski aktīvākajām gāzēm. Šī otrā atmosfēra ir dzīvības attīstības uz Zemes produkts, kas ir viena no tās globālajām sekām.
Tālāka temperatūras pazemināšanās izraisīja vairāku gāzveida savienojumu pāreju šķidrā un cietā stāvoklī, kā arī zemes garozas veidošanos. Kad Zemes virsmas temperatūra noslīdēja zem 100°C, ūdens tvaiki sabiezēja.
Ilgstošas lietusgāzes ar biežiem pērkona negaisiem izraisīja lielu ūdenstilpņu veidošanos. Aktīvās vulkāniskās darbības rezultātā no Zemes iekšējiem slāņiem uz virsmas tika iznests daudz karstas masas, tostarp karbīdi - metālu savienojumi ar oglekli. Kad karbīdi mijiedarbojās ar ūdeni, izdalījās ogļūdeņražu savienojumi. karsts lietus ūdens kā labs šķīdinātājs saturēja izšķīdušos ogļūdeņražus, kā arī gāzes (amonjaks, oglekļa dioksīds, ciānūdeņradis), sāļus un citus savienojumus, kas varēja iekļūt ķīmiskās reakcijas. Ir diezgan loģiski pieņemt, ka Zemei jau tās pastāvēšanas sākumposmā bija noteikts daudzums ogļūdeņražu. Otro bioģenēzes posmu raksturoja sarežģītāku organisko savienojumu, jo īpaši olbaltumvielu vielu, parādīšanās primārā okeāna ūdeņos. Sakarā ar augstu temperatūru, zibens izlādes, uzlabota ultravioletais starojums Salīdzinoši vienkāršas organisko savienojumu molekulas, mijiedarbojoties ar citām vielām, kļuva sarežģītākas un veidojās ogļhidrāti, tauki, aminoskābes, olbaltumvielas un nukleīnskābes.
No noteikta posma ķīmiskās evolūcijas procesā uz Zemes skābeklis sāka aktīvi piedalīties. Tas varētu uzkrāties Zemes atmosfērā ūdens un ūdens tvaiku sadalīšanās rezultātā Saules ultravioleto staru ietekmē. (Pagāja vismaz 1-1,2 miljardi gadu, līdz primārās Zemes reducētā atmosfēra pārvērtās par oksidētu.) Atmosfērā uzkrājoties skābeklim, reducētie savienojumi sāka oksidēties. Tādējādi metāna oksidēšanās rezultātā radās metilspirts, formaldehīds, skudrskābe utt. Iegūtie savienojumi netika iznīcināti to nepastāvības dēļ. Atstājot zemes garozas augšējos slāņus, tie nokļuva mitrā, aukstā atmosfērā, kas pasargāja tos no iznīcināšanas. Pēc tam šīs vielas kopā ar lietu nokrita jūrās, okeānos un citos ūdens baseinos. Šeit uzkrājoties, viņi atkal iesaistījās reakcijās, kuru rezultātā vairāk sarežģītas vielas(aminoskābes un savienojumi, piemēram, adenīts). Lai noteiktas izšķīdušās vielas savstarpēji mijiedarbotos, tām ir nepieciešama pietiekama koncentrācija šķīdumā. Šādā “buljonā” diezgan veiksmīgi varētu attīstīties sarežģītāku organisko molekulu veidošanās process. Tādējādi primārā okeāna ūdeņi pakāpeniski tika piesātināti ar dažādām organiskām vielām, veidojot “primāro buljonu”. Šī “organiskā buljona” piesātinājumu ievērojami veicināja pazemes vulkānu darbība.
Primārā okeāna ūdeņos palielinājās organisko vielu koncentrācija, tās tika sajauktas, mijiedarbojušās un apvienotas mazās izolētās šķīduma struktūrās. Šādas struktūras var viegli iegūt mākslīgi, sajaucot dažādu olbaltumvielu, piemēram, želatīna un albumīna, šķīdumus. Šīs šķīdumā izolētās organiskās daudzmolekulāras struktūras izcilais krievu zinātnieks A.I. Oparīnu sauca par koacervātiem vai koacervātiem. Koacervāti ir mazākās koloidālās daļiņas – pilieni ar osmotiskām īpašībām. Pētījumi ir parādījuši, ka koacervātiem ir diezgan sarežģīta organizācija, un tiem ir vairākas īpašības, kas tos tuvina visvienkāršākajām dzīvajām sistēmām. Piemēram, tie spēj absorbēt dažādas vielas no vides, kas mijiedarbojas ar paša piliena savienojumiem un palielina izmēru. Šie procesi zināmā mērā atgādina primārā forma asimilācija. Tajā pašā laikā koacervātos var notikt sadalīšanās un sadalīšanās produktu izdalīšanās procesi. Attiecības starp šiem procesiem dažādos koacervātos atšķiras. Izšķir atsevišķas dinamiski stabilākas struktūras ar sintētiskās aktivitātes pārsvaru. Taču tas viss vēl nedod pamatu klasificēt koacervātus par dzīvām sistēmām, jo tiem trūkst spējas pašreproducēt un pašregulēt organisko vielu sintēzi. Bet tajos jau bija priekšnoteikumi dzīvo būtņu parādīšanās.
Paaugstināta organisko vielu koncentrācija koacervātos palielināja molekulu mijiedarbības iespējamību un organisko savienojumu komplikāciju. Koacervāti veidojās ūdenī, kad saskārās divi vāji mijiedarbojoši polimēri.
Papildus koacervātiem “primārajā buljonā” uzkrājas polinukleotīdi, polipeptīdi un dažādi katalizatori, bez kuriem nav iespējama pašatražošanas un metabolisma spējas veidošanās. Neorganiskās vielas varētu būt arī katalizatori. Tā J. Bernāls savulaik izvirzīja hipotēzi, ka dzīvības rašanās labvēlīgākie apstākļi bijuši mazās, mierīgās, siltās lagūnās ar liela summa dūņas, mālaina duļķainība. Šādā vidē aminoskābju polimerizācija notiek ļoti ātri; šeit polimerizācijas procesam nav nepieciešama karsēšana, jo dūņu daļiņas darbojas kā sava veida katalizatori.
Tādējādi uz jaunās planētas Zeme virsmas pamazām uzkrājās organiskie savienojumi un to polimēri, kas izrādījās primāro dzīvo sistēmu - eobiontu - priekšteči.
3 . Vienkāršāko dzīvības formu rašanās.
Eobionti parādījās vismaz pirms 3,5 miljardiem gadu.
Pirmie dzīvie organismi dabiski izcēlās ar ārkārtēju struktūras vienkāršību. Tomēr dabiskā atlase, kuras laikā vides apstākļiem labāk pielāgojušies mutanti izdzīvoja un to mazāk pielāgotie konkurenti izmira, izraisīja dzīvības formu sarežģītības pastāvīgu pieaugumu. Primārie organismi, kas parādījās kaut kur agrīnā arhejā, vēl nebija sadalīti dzīvniekos un augos. Šo divu sistemātisko grupu atdalīšana tika pabeigta tikai agrīnā arheāna beigās. Senākie organismi dzīvoja un nomira pirmatnējā okeānā, un to mirušo ķermeņu uzkrāšanās klintīs jau varēja atstāt izteiktus nospiedumus. Pirmie dzīvie organismi varēja baroties tikai ar organiskām vielām, t.i., tie bija heterotrofiski. Bet, izsmēluši organisko vielu krājumus savā tuvākajā vidē, viņi nonāca izvēles priekšā: mirt vai attīstīt spēju sintezēt organiskās vielas no nedzīviem materiāliem, galvenokārt no oglekļa dioksīda un ūdens. Patiešām, evolūcijas gaitā daži organismi (augi) ieguva spēju absorbēt enerģiju saules stari un ar tā palīdzību sadala ūdeni tā sastāvdaļās. Izmantojot ūdeņradi reducēšanas reakcijā, viņi varēja pārvērst oglekļa dioksīdu ogļhidrātos un izmantot to citu organisko vielu veidošanai savos ķermeņos. Šos procesus sauc par fotosintēzi. Organismus, kas iekšējo ķīmisko procesu ceļā spēj pārvērst neorganiskās vielas organiskās, sauc par autotrofiskiem.
Fotosintētisko autotrofisko organismu parādīšanās bija pagrieziena punkts dzīvības vēsturē uz Zemes. Kopš tā laika atmosfērā sākās brīvā skābekļa uzkrāšanās, un kopējais uz Zemes esošās organiskās vielas daudzums sāka strauji pieaugt. Bez fotosintēzes turpmāks progress dzīvības vēsturē uz Zemes nebūtu bijis iespējams. Mēs atrodam fotosintētisko organismu pēdas senākajos zemes garozas slāņos.
Pirmie dzīvnieki un augi bija mikroskopiskas vienšūnas radības. Noteikts solis uz priekšu bija viendabīgu šūnu apvienošana kolonijās; tomēr patiesi nopietns progress kļuva iespējams tikai pēc daudzšūnu organismu parādīšanās. Viņu ķermeņi sastāvēja no atsevišķām šūnām vai šūnu grupām dažādas formas un tikšanās. Tas deva impulsu straujai dzīvības attīstībai, organismi kļuva arvien sarežģītāki un daudzveidīgāki. Vispirms Proterozoja periodā planētas flora un fauna strauji progresēja. Jūrās uzplauka nedaudz progresīvākas aļģu formas, un parādījās pirmie daudzšūnu organismi: sūkļi, koelenterāti, mīkstmieši un tārpi. Turpmākie posmi bioloģiskā attīstība ir salīdzinoši viegli izsekojamas no pārakmeņotajām skeletu atliekām, kas atrastas dažādos zemes garozas slāņos. Šīs atliekas, kuras, pateicoties nejaušībai un labvēlīgai videi, līdz mūsdienām ir saglabājušās nogulumos, mēs saucam par fosilijām jeb fosilijām.
gadā tika atklātas senākās organismu atliekas uz Zemes Prekembrija nogulsnes Dienvidāfrika. Tie ir baktērijām līdzīgi organismi, kuru vecums pēc zinātnieku aplēsēm ir 3,5 miljardi gadu. Tie ir tik mazi (0,25 X 0,60 mm), ka tos var redzēt tikai ar palīdzību elektronu mikroskops. Šo mikroorganismu organiskās daļas ir labi saglabājušās un ļauj secināt, ka tās ir līdzīgas mūsdienu baktērijām. Ķīmiskā analīze atklāja to bioloģisko raksturu. Citas liecības par pirmskembrijas dzīvi ir atrastas senajos veidojumos Minesotā (27 miljardus gadu vecs), Rodēzijā (2,7 miljardus gadu vecs), pie Kanādas un ASV robežas (2 miljardus gadu vecs), Mičiganas ziemeļos (1 miljards gadu vecs) un citās vietās.
Dzīvnieku atliekas ar skeleta daļām Prekembrija atradnēs atklātas tikai pēdējos gados. Tomēr pirmskembrija nogulumos jau sen ir atrastas dažādu “bez skeleta” dzīvnieku atliekas. Šiem primitīvajiem radījumiem vēl nebija ne kaļķaina skeleta, ne cietu nesošo struktūru, bet dažkārt bija daudzšūnu organismu ķermeņu nospiedumi un izņēmuma kārtā to pārakmeņojušās atliekas. Kā piemēru var minēt ziņkārīgu konusveida veidojumu – Atikokanijas – atklājumu Kanādas kaļķakmeņos, kurus daudzi zinātnieki uzskata par jūras sūkļu vecākiem. Lielāku dzīvu radību, visticamāk, tārpu, vitālo aktivitāti liecina skaidras zigzaga nospiedumi - rāpošanas pēdas, kā arī jūras gultnes plānslāņainās nogulumos atrastās “urbumu” paliekas. Dzīvnieku mīkstie ķermeņi senatnē sadalījās, bet paleontologi pēc pēdām varēja noteikt dzīvnieku dzīvesveidu un konstatēt to dažādu ģinšu eksistenci, piemēram, planolītu, rusofiku u.c. gadā tika atklāta ārkārtīgi interesanta fauna. 1947. gadā Austrālijas zinātnieks R.K. Spriggs Ediacara kalnos, aptuveni 450 km uz ziemeļiem no Adelaidas (Dienvidaustrālija). Šo faunu pētīja N. F. Glesners, Adelaidas Universitātes profesors, pēc dzimšanas austrietis, apgalvojot, ka lielākā daļa dzīvnieku sugu no Ediacara pieder pie iepriekš nezināmām organismu grupām, kas nav skeleta struktūras. Daži no tiem pieder pie senajām medūzām, citi atgādina segmentētus tārpus - annelīdus. Ediakarā un līdzīga vecuma apgabalos Dienvidāfrikā un citos reģionos tika atklātas arī zinātnei pilnīgi nezināmu grupu organismu atliekas. Tādējādi profesors H. D. Pflugs, pamatojoties uz dažām mirstīgajām atliekām, izveidoja jauna veida primitīvus daudzšūnu dzīvniekus, Petalonamae. Šiem organismiem ir lapas formas ķermenis, un tie acīmredzot cēlušies no primitīvākajiem koloniālajiem organismiem. Petalonami ģimenes attiecības ar cita veida dzīvniekiem nav pilnīgi skaidras. Tomēr no evolūcijas viedokļa ir ļoti svarīgi, ka Ediacaran laikā līdzīga sastāva fauna apdzīvoja dažādu reģionu jūras
Zeme.
Pavisam nesen daudzi šaubījās, ka Ediacaran atradumi ir proterozoja izcelsmes. Jaunas radiometriskās metodes ir pierādījušas, ka slāņi ar Ediacaran faunu ir aptuveni 700 miljonus gadu veci. Citiem vārdiem sakot, viņi pieder Vēlais proterozojs. Mikroskopiski vienšūnu augi proterozojā bija vēl izplatītāki.
Līdz 3 miljardu gadu vecos nogulumos zināmas zilaļģu dzīvībai svarīgās aktivitātes pēdas, tā sauktie stromatolīti, kas veidoti no koncentriskiem kaļķu slāņiem. Zilaļģēm nebija skeleta, un stromatolīti veidojās no materiāla, kas izgulsnējās bioķīmiskie procesišo aļģu dzīvībai svarīgā aktivitāte. Zilaļģes kopā ar baktērijām pieder pie primitīvākajiem organismiem – prokariotiem, kuru šūnām vēl nebija izveidojies kodols.
Tātad pirmskembrijas jūrās parādījās dzīvība, un, kad tā parādījās, tā tika sadalīta divās galvenajās formās: dzīvnieki un augi. Pirmie vienkāršie organismi attīstījās par daudzšūnu organismiem, salīdzinoši sarežģītām dzīvām sistēmām, kas kļuva par augu un dzīvnieku priekštečiem, kas turpmākajos ģeoloģiskajos laikmetos apmetās uz visu planētu. Dzīvība vairoja savas izpausmes seklos jūras ūdeņos, iekļūstot saldūdens baseinos; daudzas formas jau gatavojās jaunam revolucionāram evolūcijas posmam – ienākšanai zemē.
Secinājums.
Pēc rašanās dzīvība sāka attīstīties straujā tempā (evolūcijas paātrinājums laika gaitā). Tādējādi attīstībai no primārajiem protobiontiem līdz aerobām formām bija nepieciešami aptuveni 3 miljardi gadu, savukārt kopš sauszemes augu un dzīvnieku parādīšanās ir pagājuši aptuveni 500 miljoni gadu; Putni un zīdītāji attīstījās no pirmajiem sauszemes mugurkaulniekiem 100 miljonu gadu laikā, primāti attīstījās 12-15 miljonu gadu laikā, un cilvēku parādīšanās prasīja aptuveni 3 miljonus gadu.
Vai tagad ir iespējama dzīvības rašanās uz Zemes?
No tā, ko mēs zinām par dzīvības izcelsmi uz Zemes, ir skaidrs, ka dzīvo organismu rašanās process no vienkāršiem organiskiem savienojumiem bija ārkārtīgi ilgs. Lai uz Zemes rastos dzīvība, bija nepieciešams evolūcijas process, kas ilga daudzus miljonus gadu, kura laikā sarežģītas molekulārās struktūras, galvenokārt nukleīnskābes un olbaltumvielas, tika atlasītas stabilitātei, spējai vairoties pašiem.
Ja šodien uz Zemes kaut kur intensīvas vulkāniskās darbības zonās var rasties diezgan sarežģīti organiski savienojumi, tad iespējamība, ka šie savienojumi pastāvēs uz kādu laiku, ir niecīga. Tos nekavējoties oksidēs vai izmantos heterotrofiskie organismi. Čārlzs Darvins to ļoti labi saprata: 1871. gadā viņš rakstīja: “Bet, ja tagad jebkurā siltā ūdenstilpē, kas satur visus nepieciešamos amonija un fosfora sāļus un ir pieejams gaismas, siltuma, elektrības utt. ietekmei, ķīmiski veidojas proteīns, kas spēj turpmākām, arvien sarežģītākām pārvērtībām. Šī viela nekavējoties tiktu iznīcināta vai absorbēta, kas nebija iespējams laikā pirms dzīvo būtņu parādīšanās.
Dzīvība uz zemes radās abiogēniski. Pašlaik dzīvās būtnes nāk tikai no dzīvām būtnēm (biogēna izcelsme). Dzīvības atkārtotas parādīšanās iespēja uz Zemes ir izslēgta. Tagad dzīvās būtnes parādās tikai vairojoties.
Bibliogrāfija:
1. Naydysh V.M. Mūsdienu dabaszinātņu jēdzieni. – M.: Gardariki,
1999. – 476 lpp.
2. Slyusarev A.A. Bioloģija ar vispārējo ģenētiku. - M.: Medicīna, 1978. -
3. Bioloģija/ Semenovs E.V., Mamontovs S.G., Kogans V.L. – M.: Augstskola, 1984. – 352 lpp.
4. Vispārējā bioloģija/ Beļajevs D.K., Ruvinskis A.O. – M.: Izglītība, 1993.g.
Apmācība
Nepieciešama palīdzība tēmas izpētē?
Mūsu speciālisti konsultēs vai sniegs apmācību pakalpojumus par jums interesējošām tēmām.
Iesniedziet savu pieteikumu norādot tēmu tieši tagad, lai uzzinātu par iespēju saņemt konsultāciju.
A. I. Oparina hipotēze. A.I. Oparina hipotēzes nozīmīgākā iezīme ir dzīvības prekursoru (probiontu) ķīmiskās struktūras un morfoloģiskās parādīšanās pakāpeniska komplikācija ceļā uz dzīviem organismiem.
Liels daudzums pierādījumu liecina, ka dzīvības rašanās vide varēja būt jūru un okeānu piekrastes zonas. Šeit, jūras, zemes un gaisa krustpunktā, tika radīti labvēlīgi apstākļi sarežģītu organisko savienojumu veidošanai. Piemēram, dažu organisko vielu (cukuru, spirtu) šķīdumi ir ļoti stabili un var pastāvēt bezgalīgi ilgu laiku. Koncentrētos olbaltumvielu un nukleīnskābju šķīdumos veidojas želatīnam līdzīgi recekļi ūdens šķīdumi. Šādus recekļus sauc par koacervātiem pilieniem vai koacervātiem (70. att.). Koacervāti spēj adsorbēt dažādas vielas. No šķīduma tajos nonāk ķīmiskie savienojumi, kas koacervāta pilienos notiekošo reakciju rezultātā tiek pārveidoti un nonāk vidē.
Koacervāti vēl nav dzīvas radības. Viņiem ir tikai ārēja līdzība ar tādām dzīvo organismu īpašībām kā augšana un vielmaiņa ar vidi. Tāpēc koacervātu parādīšanās tiek uzskatīta par pirmsdzīves attīstības posmu.
Rīsi. 70.Koacervāta piliena veidošanās
Koacervāti ir izturējuši ļoti ilgu atlases procesu, lai nodrošinātu strukturālo stabilitāti. Stabilitāte tika panākta, izveidojot fermentus, kas kontrolē noteiktu savienojumu sintēzi. Lielākā daļa svarīgs posms dzīvības izcelsmē radās mehānisms sava veida atražošanai un iepriekšējo paaudžu īpašību pārmantošanai. Tas kļuva iespējams, veidojoties sarežģītiem nukleīnskābju un olbaltumvielu kompleksiem. Nukleīnskābes, kas spēj pašatražoties, sāka kontrolēt olbaltumvielu sintēzi, nosakot aminoskābju secību tajās. Un fermentu proteīni veica jaunu nukleīnskābju kopiju radīšanas procesu. Tā radās galvenā dzīvībai raksturīgā īpašība – spēja reproducēt sev līdzīgas molekulas.
Dzīvās būtnes ir tā sauktās atvērtās sistēmas, t.i., sistēmas, kurās enerģija nāk no ārpuses. Bez enerģijas piegādes dzīvība nevar pastāvēt. Kā zināms, pēc enerģijas patēriņa metodēm (sk. III nodaļu) organismus iedala divās lielās grupās: autotrofajos un heterotrofajos. Autotrofiskie organismi tieši izmanto saules enerģiju fotosintēzes procesā (zaļie augi), heterotrofie – enerģiju, kas izdalās organisko vielu sadalīšanās laikā.
Acīmredzot pirmie organismi bija heterotrofi, kas ieguva enerģiju, sadalot organiskos savienojumus bez skābekļa. Dzīvības rītausmā Zemes atmosfērā nebija brīva skābekļa. Mūsdienu ķīmiskā sastāva atmosfēras rašanās ir cieši saistīta ar dzīvības attīstību. Fotosintēzi spējīgu organismu parādīšanās izraisīja skābekļa izdalīšanos atmosfērā un ūdenī. Tās klātbūtnē kļuva iespējama organisko vielu sadalīšanās ar skābekli, kas rada daudzkārt vairāk enerģijas nekā skābekļa trūkuma gadījumā.
No savas rašanās brīža dzīvība veido vienotu bioloģisko sistēmu – biosfēru (skat. XVI nodaļu). Citiem vārdiem sakot, dzīvība radās nevis atsevišķu izolētu organismu veidā, bet gan uzreiz kopienu veidā. Biosfēras evolūcijai kopumā ir raksturīga pastāvīga komplikācija, tas ir, arvien sarežģītāku struktūru rašanās.
Vai tagad ir iespējama dzīvības rašanās uz Zemes? No tā, ko mēs zinām par dzīvības izcelsmi uz Zemes, ir skaidrs, ka dzīvo organismu rašanās process no vienkāršiem organiskiem savienojumiem bija ārkārtīgi ilgs. Lai uz Zemes rastos dzīvība, bija nepieciešams evolūcijas process, kas ilga daudzus miljonus gadu, kura laikā sarežģītas molekulārās struktūras, galvenokārt nukleīnskābes un olbaltumvielas, tika atlasītas stabilitātei, spējai vairoties pašiem.
Ja šodien uz Zemes kaut kur intensīvas vulkāniskās darbības zonās var rasties diezgan sarežģīti organiski savienojumi, tad iespējamība, ka šie savienojumi pastāvēs uz kādu laiku, ir niecīga. Tos nekavējoties oksidēs vai izmantos heterotrofiskie organismi. Čārlzs Darvins to ļoti labi saprata. 1871. gadā viņš rakstīja: “Bet, ja tagad... kādā siltā ūdenstilpē, kas satur visus nepieciešamos amonija un fosfora sāļus un ir pieejams gaismas, siltuma, elektrības utt. ietekmei, ķīmiski izveidojās proteīns, kas spēj tālāku, arvien sarežģītāku transformāciju gadījumā šī viela nekavējoties tiktu iznīcināta vai absorbēta, kas nebija iespējams laikā pirms dzīvo būtņu parādīšanās.
Dzīvība uz Zemes radās abiogēniski. Pašlaik dzīvās būtnes nāk tikai no dzīvām būtnēm (biogēna izcelsme). Dzīvības atkārtotas parādīšanās iespēja uz Zemes ir izslēgta.
- Nosauciet galvenos posmus, kas varētu veidot dzīvības rašanās procesu uz Zemes.
- Kā, jūsuprāt, rezervju izsīkšana ietekmēja turpmāko evolūciju? barības vielas primārā okeāna ūdeņos?
- Izskaidrojiet fotosintēzes evolucionāro nozīmi.
- Kāpēc, jūsuprāt, cilvēki cenšas atbildēt uz jautājumu par dzīvības izcelsmi uz Zemes?
- Kāpēc dzīvības atkārtota parādīšanās uz Zemes nav iespējama?
- Sniedziet jēdziena “dzīve” definīciju.