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बायोपोइज़िस का सिद्धांत
1947 में ओपेरिन-हाल्डेन की जैव रासायनिक विकास परिकल्पना के आधार पर, अंग्रेजी शोधकर्ता जॉन बर्नाल ने तैयार किया आधुनिक सिद्धांतपृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति, कहा जाता है बायोपोइज़िस का सिद्धांत(जीआर। बायोस- जीवन और पोइज़िस- निर्माण)।
इसमें तीन चरण शामिल थे:
- कार्बनिक मोनोमर्स की एबोजेनिक घटना;
- जैविक बहुलकों का निर्माण;
- झिल्ली संरचनाओं और प्राथमिक जीवों का निर्माण - परिवीक्षाधीन।
कार्बनिक मोनोमर्स की एबोजेनिक घटना
हमारे ग्रह की उत्पत्ति लगभग 4.6 अरब साल पहले हुई थी।
शिक्षा पृथ्वी की पपड़ीसक्रिय ज्वालामुखी गतिविधि के साथ। प्राथमिक वातावरण में जमा गैसें - पृथ्वी के आंत्र में होने वाली प्रतिक्रियाओं के उत्पाद: कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2), कार्बन मोनोऑक्साइड (सीओ), अमोनिया (एनएच 3), मीथेन (सीएच 4), हाइड्रोजन सल्फाइड (एच 2 एस) गंभीर प्रयास। ज्वालामुखी विस्फोट के दौरान ऐसी गैसें वर्तमान में वायुमंडल में उत्सर्जित होती हैं।
पृथ्वी की सतह से लगातार वाष्पित होने वाला पानी, वायुमंडल की ऊपरी परतों में संघनित होकर फिर से गर्म पृथ्वी की सतह पर बारिश के रूप में गिर गया। तापमान में क्रमिक कमी ने इस तथ्य को जन्म दिया कि लगातार गरज के साथ पृथ्वी पर बारिश हुई। पृथ्वी की सतह पर जल निकाय बनने लगे।
वायुमंडलीय गैसें और वे पदार्थ जो पृथ्वी की पपड़ी से धोए गए थे, गर्म पानी में घुल गए थे। वायुमंडल में, लगातार और मजबूत विद्युत बिजली के निर्वहन, सूर्य से आने वाली शक्तिशाली पराबैंगनी विकिरण, और सक्रिय ज्वालामुखी गतिविधि के प्रभाव में, जो रेडियोधर्मी यौगिकों के उत्सर्जन के साथ था, सबसे सरल कार्बनिक पदार्थ (फॉर्मेल्डिहाइड, ग्लिसरीन, अमीनो एसिड, यूरिया) , लैक्टिक एसिड) का गठन किया गया था।
चूँकि अभी तक वायुमंडल में मुक्त ऑक्सीजन नहीं थी, इसलिए ये यौगिक पानी में मिल रहे हैं प्राचीन महासागर, ऑक्सीकृत नहीं थे और जमा हो सकते थे, संरचना में और अधिक जटिल हो गए और एक केंद्रित हो गए "मूल शोरबा" - एआई ओपरिन द्वारा पेश किया गया एक शब्द। प्राचीन महासागर के पानी में लाखों वर्षों से जमा कार्बनिक पदार्थ, एक केंद्रित समाधान, या "प्राथमिक सूप" का निर्माण करते हैं।
जैविक बहुलकों और सहसंरक्षणों का निर्माण
जैव रासायनिक विकास के पहले चरण की पुष्टि कई प्रयोगों से हुई थी, लेकिन अगले चरण में क्या हुआ, वैज्ञानिक केवल रसायन विज्ञान और आणविक जीव विज्ञान के ज्ञान के आधार पर अनुमान लगा सकते हैं।
जाहिर है, गठित सरलतम कार्बनिक पदार्थ एक दूसरे के साथ और जल निकायों में प्रवेश करने वाले अकार्बनिक यौगिकों के साथ बातचीत करते हैं। फैटी एसिड, अल्कोहल के साथ प्रतिक्रिया करते हुए, लिपिड बनाते हैं, जो जल निकायों की सतह पर फैटी फिल्मों का निर्माण करते हैं। अमीनो एसिड एक दूसरे के साथ मिलकर पेप्टाइड्स बनाते हैं। महत्वपूर्ण घटनायह चरण न्यूक्लिक एसिड के उद्भव का था - अणु जो पुनरुत्पादन में सक्षम थे।
आधुनिक जैव रसायनविदों का मानना है कि आरएनए की छोटी श्रृंखलाएं सबसे पहले बनी थीं, जिन्हें विशेष एंजाइमों की भागीदारी के बिना स्वतंत्र रूप से संश्लेषित किया जा सकता था। न्यूक्लिक एसिड का निर्माण और प्रोटीन के साथ उनकी बातचीत जीवन के उद्भव के लिए एक आवश्यक शर्त बन गई है, जो मैट्रिक्स संश्लेषण और चयापचय की प्रतिक्रियाओं पर आधारित है।
ए. आई. ओपरिन का मानना था कि एक महत्वपूर्ण भूमिकानिर्जीव के जीवित में परिवर्तन में प्रोटीन के थे। संरचना की ख़ासियत के कारण, ये अणु थक्के बनाने में सक्षम होते हैं - कोलाइडल कॉम्प्लेक्स जो पानी के अणुओं को अपनी ओर आकर्षित करते हैं। इस तरह के परिसरों, एक दूसरे के साथ विलय करते हुए, जल के शेष द्रव्यमान से पृथक संरचनाओं - संरचनाओं का गठन किया। एक साथके साथ पदार्थों का आदान-प्रदान करने में सक्षम थे वातावरणऔर चुनिंदा रूप से विभिन्न यौगिकों को जमा करते हैं। Coacervates द्वारा धातु आयनों के अवशोषण से एंजाइमों का निर्माण हुआ। Coacervates में प्रोटीन संरक्षित न्यूक्लिक एसिडपराबैंगनी विकिरण के हानिकारक प्रभावों से। इस तरह की प्रणालियों में पहले से ही जीवन के कुछ लक्षण थे, लेकिन उन्हें पहले जीवित जीवों में बदलने के लिए जैविक झिल्ली की कमी थी।
सहकार्वाटस(अव्य. सहकार्वाटियो- ढेर में इकट्ठा होना, संचय) - उसी के बाकी घोल की तुलना में कोलाइड (विलेय) की अधिक सांद्रता वाले थक्के रासायनिक संरचना.
Coacervates प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड के केंद्रित समाधान में बनते हैं। वे सोखने में सक्षम हैं विभिन्न पदार्थ. Coacervate के अंदर के घोल से बूँदें आती हैं रासायनिक यौगिक, जो coacervate बूंदों में होने वाली प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप परिवर्तित हो जाते हैं और पर्यावरण में छोड़ दिए जाते हैं।
पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के बारे में कई परिकल्पनाओं में "coacervate" की अवधारणा महत्वपूर्ण है।
झिल्ली संरचनाओं और प्राथमिक जीवों (प्रोबियोनट्स) का निर्माण
झिल्ली कैसे बनते हैं? प्रारंभिक चरणजीवन की उत्पत्ति?
जलाशयों की सतह वसायुक्त फिल्मों से ढकी हुई थी। लिपिड अणुओं की लंबी गैर-ध्रुवीय हाइड्रोकार्बन "पूंछ" बाहर की ओर निकली हुई थी, और आवेशित "सिर" पानी में बदल गए थे। जल निकायों में घुले पॉलीपेप्टाइड्स और न्यूक्लिक एसिड के अणुओं को चार्ज किए गए "हेड्स" के विद्युत आकर्षण के कारण लिपिड फिल्म की सतह पर सोख लिया जा सकता है। जब हवा का झोंका आया, तो सतह की फिल्म मुड़ी हुई थी, उसमें से बुलबुले फूट सकते थे। ऐसे बुलबुले हवा द्वारा हवा में उठा लिए गए, और जब वे जलाशय की सतह पर गिरे, तो वे दूसरी लिपिड परत से ढक गए। यह एक दूसरे का सामना करने वाले लिपिड के गैर-ध्रुवीय "पूंछ" के बीच हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन के कारण था। ऐसा द्विपरत लिपिड खोल आश्चर्यजनक रूप से हमें एक आधुनिक जैविक झिल्ली की याद दिलाता है और संभवतः, इसका पूर्वज हो सकता है।
जीवन के आगे के विकास के लिए, वे बुलबुले महत्वपूर्ण थे जिनमें शामिल थे एक साथप्रोटीन-न्यूक्लिक एसिड परिसरों के साथ। जैविक झिल्लियों ने सह-सहभागियों को सुरक्षा और स्वतंत्र अस्तित्व प्रदान किया, जिससे व्यवस्था का निर्माण हुआ जैव रासायनिक प्रक्रियाएं. भविष्य में, केवल वे संरचनाएं जो आत्म-नियमन और आत्म-प्रजनन में सक्षम थीं, संरक्षित की गईं और सबसे सरल जीवित जीवों में बदल गईं। तो उठी परिवीक्षाधीन (या प्रोटोबियोन्ट्स : ग्रीक से। प्रोटोस- पहले और बायोस- जीवन) - आदिम हेटरोट्रॉफ़िक जीव जो "प्राथमिक शोरबा" के कार्बनिक पदार्थों पर खिलाते हैं। यह 3.5-3.8 अरब साल पहले हुआ था। रासायनिक विकास समाप्त हो गया है, जीवित पदार्थ के जैविक विकास का समय आ गया है।
Probionts, या प्रोटोबियोन्ट्स(जीआर। प्रोटोस- पहले और बायोस- जीवन), - प्रीसेलुलर संरचनाएं जिनमें कोशिकाओं के कुछ गुण होते हैं: चयापचय की क्षमता, आत्म-प्रजनन, आदि।
Probionts हेटरोट्रॉफ़िक जीव थे जो "प्राथमिक सूप" से कार्बनिक पदार्थों का सेवन करते थे। जाहिर है, वे अवायवीय हेटरोट्रॉफ़ थे, क्योंकि प्राचीन वातावरण में, शोधकर्ताओं के अनुसार, ऑक्सीजन नहीं था।
इन काल्पनिक प्राथमिक जीवों, जिनमें प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड के मैक्रोमोलेक्यूल्स थे और वैज्ञानिकों के अनुसार, खुद को पुन: उत्पन्न करने की क्षमता हासिल कर ली, ने पृथ्वी पर जीवन की सभी आधुनिक विविधता की शुरुआत को चिह्नित किया।
प्रश्न 1. पृथ्वी के विकास के प्रारंभिक चरणों में कौन से अंतरिक्ष कारक कार्बनिक यौगिकों के उद्भव के लिए पूर्वापेक्षाएँ थे?
पृथ्वी के विकास के प्रारंभिक चरणों में, अकार्बनिक यौगिकों से कार्बनिक यौगिकों का निर्माण एक अजैविक तरीके से किया गया था। इन प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा का स्रोत सूर्य का पराबैंगनी विकिरण था। वायुमंडल में कोई ओजोन या ऑक्सीजन नहीं थी, इसलिए पराबैंगनी किसी भी चीज की देरी नहीं हुई और ग्रह की सतह पर पहुंच गई। इसके प्रभाव में, साथ ही विद्युत बिजली के निर्वहन की भागीदारी के साथ, पानी और गैसों से सबसे सरल कार्बनिक पदार्थ बनते हैं: फॉर्मलाडेहाइड, ग्लिसरीन, अमीनो एसिड, यूरिया, आदि।
प्रश्न 2. जीव जंतु के सिद्धांत के अनुसार जीवन की उत्पत्ति की मुख्य अवस्थाओं के नाम लिखिए।
1947 में तैयार बायोपोइज़िस के सिद्धांत के अनुसार अंग्रेजी भौतिक विज्ञानीऔर विज्ञान के इतिहासकार जॉन बर्नाल (1901-1971), जीवन के उद्भव में तीन चरण हैं:
1) जैविक मोनोमर्स का एबोजेनिक संश्लेषण और संचय ("प्राथमिक शोरबा" का गठन);
2) जैविक पॉलिमर और कोएसर्वेट्स का निर्माण (लैटिन कोकरवस से - थक्का);
3) झिल्ली संरचनाओं और प्राथमिक जीवों (प्रोबियन) का निर्माण।
इन सभी प्रक्रियाओं का मुख्य स्थान प्राचीन महासागर है।
प्रश्न 3. कोएसर्वेट्स का निर्माण कैसे हुआ, उनमें कौन-से गुण थे और वे किस दिशा में विकसित हुए?
एक दूसरे के साथ और अकार्बनिक यौगिकों के साथ कार्बनिक पदार्थों की बातचीत के बिना coacervates का गठन असंभव होगा। इस बातचीत के परिणामस्वरूप, फैटी एसिड और अल्कोहल से लिपिड, अमीनो एसिड से पेप्टाइड्स और न्यूक्लियोटाइड से न्यूक्लिक एसिड बनते थे। लिपिड ने जल निकायों की सतह पर फिल्में बनाईं, जबकि प्रोटीन ने पानी में घुलने वाले बहुलक परिसरों का निर्माण किया। इस तरह के परिसरों, एक दूसरे के साथ विलय करते हुए, जल के शेष द्रव्यमान से पृथक संरचनाओं - संरचनाओं का गठन किया। Coacervates विभिन्न पदार्थों को केंद्रित करने के लिए, पर्यावरण के साथ आदान-प्रदान करने में सक्षम थे। इस प्रकार, धातु आयनों के संचय और प्रोटीन के साथ उनकी बातचीत से एंजाइमों का निर्माण हुआ। Coacervates में फंसे न्यूक्लिक एसिड की संरचना को बनाए रखने और नष्ट नहीं होने की अधिक संभावना थी। Coacervates में जीवन के कुछ लक्षण थे, लेकिन उनके पास पहले जीवित जीवों में परिवर्तन के लिए जैविक झिल्ली की कमी थी।
प्रश्न 4. हमें बताएं कि प्रोबियोन्ट्स कैसे उत्पन्न हुए।
जल निकायों की सतह पर लिपिड फिल्मों से प्रोबियोन्ट झिल्ली का निर्माण किया जा सकता है, जिससे पानी में तैरते हुए सहसंयोजक जुड़े हुए थे। जीवन के विकास के लिए, वे coacervates महत्वपूर्ण थे, जिनमें न केवल प्रोटीन, बल्कि न्यूक्लिक एसिड भी थे। लिपिड के साथ उनके परिसरों में से, केवल वे जो न्यूक्लिक एसिड के स्व-प्रजनन में सक्षम साबित हुए हैं, उन्हें जीवित जीव माना जा सकता है। इस तरह से प्रोबियोन्ट्स उत्पन्न हुए - आदिम हेटरोट्रॉफ़्स की कीमत पर रह रहे हैं कार्बनिक पदार्थएबोजेनिक मूल ("प्राथमिक शोरबा")। इस स्तर पर, रासायनिक विकास समाप्त हो गया और जैविक विकास शुरू हो गया।
प्रश्न 5. वर्णन करें कि जटिलता कैसे हो सकती है। आंतरिक ढांचापहले हेटरोट्रॉफ़्स।
धीरे-धीरे, एबोजेनिक मूल के कार्बनिक पदार्थों की मात्रा कम होने लगी। इससे प्रोबियोन्ट्स के बीच भयंकर प्रतिस्पर्धा हुई, जिससे ऑटोट्रॉफ़्स के उद्भव में तेजी आई जो कार्बनिक पदार्थ बनाने के लिए ऊर्जा का उपयोग करते हैं। सूरज की रोशनी. पहले ऑटोट्रॉफ़्स ने प्रकाश संश्लेषण के ऑक्सीजन मुक्त तरीके का इस्तेमाल किया। बाद में, साइनोबैक्टीरिया दिखाई दिया, जो ऑक्सीजन की रिहाई के साथ प्रकाश संश्लेषण में सक्षम था। वातावरण में ऑक्सीजन के संचय के परिणामस्वरूप, पहला, एरोबिक जीवों का उदय हुआ, और दूसरा, एक सुरक्षात्मक ओजोन परत का निर्माण हुआ।
समानांतर में, कोशिकाओं की आंतरिक संरचना की जटिलता थी, जिसके कारण अंततः यूकेरियोट्स का उदय हुआ। कुछ हेटरोट्रॉफ़्स एरोबिक बैक्टीरिया के साथ सहजीवन में प्रवेश करते हैं, उन्हें पकड़ते हैं और उन्हें "ऊर्जा स्टेशनों" के रूप में उपयोग करते हैं - भविष्य के माइटोकॉन्ड्रिया। इस तरह के सहजीवन ने जानवरों और कवक को जन्म दिया। एरोबिक बैक्टीरिया के अलावा अन्य हेटरोट्रॉफ़्स ने ऑटोट्रॉफ़िक साइनोबैक्टीरिया पर कब्जा कर लिया, जो क्लोरोप्लास्ट बन गया। इस प्रकार पौधों के अग्रदूत प्रकट हुए।
प्रश्न 6. आधुनिक परिस्थितियों में जीवन की स्वतःस्फूर्त पीढ़ी असंभव क्यों है?
पृथ्वी पर जीवन की सहज पीढ़ी वर्तमान में असंभव है, क्योंकि आधुनिक ऑक्सीजन युक्त वातावरण की स्थितियों में कार्बनिक यौगिकजल्दी नष्ट हो जाते हैं, जमा नहीं होते हैं और जटिलता की उचित डिग्री तक नहीं पहुंचते हैं। इसके अलावा, बड़ी संख्या में हेटरोट्रॉफ़्स के कारण कोएसर्वेट्स और प्रोबियंट्स की उपस्थिति नहीं होती है, जो कार्बनिक पदार्थों के किसी भी संचय को बहुत जल्दी "खा" लेते हैं।
पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति प्राकृतिक विज्ञान की एक प्रमुख और अनसुलझी समस्या है, जो अक्सर विज्ञान और धर्म के बीच टकराव के लिए आधार के रूप में कार्य करती है। यदि प्रकृति में जीवित पदार्थ के विकास के अस्तित्व को सिद्ध माना जा सकता है, क्योंकि इसके तंत्र की खोज की गई थी, पुरातत्वविदों ने प्राचीन, अधिक सरल रूप से व्यवस्थित जीवों की खोज की, तो जीवन की उत्पत्ति की किसी भी परिकल्पना का इतना व्यापक साक्ष्य आधार नहीं है। हम विकास को अपनी आंखों से देख सकते हैं, कम से कम चयन में। निर्जीव से कोई भी जीवित वस्तु की रचना नहीं कर पाया है।
जीवन की उत्पत्ति के बारे में बड़ी संख्या में परिकल्पनाओं के बावजूद, उनमें से केवल एक ही स्वीकार्य है वैज्ञानिक व्याख्या. यह एक परिकल्पना है जीवोत्पत्ति- लंबे रासायनिक विकास, जो विशेष परिस्थितियों में आगे बढ़े प्राचीन पृथ्वीऔर जैविक विकास से पहले। साथ ही, से अकार्बनिक पदार्थसबसे पहले, सरल कार्बनिक लोगों को संश्लेषित किया गया था, जिनमें से अधिक जटिल, फिर बायोपॉलिमर दिखाई दिए, अगले चरण अधिक सट्टा और शायद ही सिद्ध हैं। जैवजनन की परिकल्पना में कई अनसुलझी समस्याएं हैं, रासायनिक विकास के कुछ चरणों पर अलग-अलग विचार हैं। हालाँकि, इसके कुछ बिंदुओं की आनुभविक रूप से पुष्टि की गई थी।
जीवन की उत्पत्ति के लिए अन्य परिकल्पनाएँ - पैन्सपर्मिया(अंतरिक्ष से जीवन का परिचय), सृष्टिवाद(निर्माता द्वारा रचना), सहज पीढ़ी(जीवित जीव अचानक निर्जीव पदार्थ में प्रकट होते हैं), स्थिर अवस्था (जीवन हमेशा अस्तित्व में रहा है)। निर्जीव में जीवन की सहज पीढ़ी की असंभवता लुई पाश्चर (XIX सदी) और उससे पहले के कई वैज्ञानिकों द्वारा सिद्ध की गई थी, लेकिन स्पष्ट रूप से नहीं (एफ। रेडी - XVII सदी)। पैनस्पर्मिया परिकल्पना जीवन की उत्पत्ति की समस्या का समाधान नहीं करती है, बल्कि इसे पृथ्वी से बाहरी अंतरिक्ष या अन्य ग्रहों में स्थानांतरित करती है। हालांकि, इस परिकल्पना का खंडन करना मुश्किल है, विशेष रूप से इसके प्रतिनिधियों का जो दावा करते हैं कि जीवन पृथ्वी पर उल्कापिंडों द्वारा नहीं लाया गया था (इस मामले में, जीवित चीजें वातावरण की परतों में जल सकती हैं, विनाशकारी कार्रवाई से गुजर सकती हैं) ब्रह्मांडीय विकिरणआदि), लेकिन तर्कसंगत प्राणियों द्वारा। लेकिन वे पृथ्वी पर कैसे पहुंचे? भौतिकी के दृष्टिकोण से (ब्रह्मांड का विशाल आकार और प्रकाश की गति को दूर करने में असमर्थता), यह शायद ही संभव है।
पहली बार, संभावित जीवजनन की पुष्टि ए.आई. ओपेरिन (1923-1924), बाद में इस परिकल्पना को जे. हाल्डेन (1928) द्वारा विकसित किया गया था। हालाँकि, यह विचार कि पृथ्वी पर जीवन कार्बनिक यौगिकों के एबोजेनिक गठन से पहले हो सकता है, डार्विन द्वारा व्यक्त किया गया था। जैवजनन के सिद्धांत को अंतिम रूप दे दिया गया है और आज तक अन्य वैज्ञानिकों द्वारा इसे अंतिम रूप दिया जा रहा है। इसकी मुख्य अनसुलझी समस्या जटिल निर्जीव प्रणालियों से साधारण जीवों में संक्रमण का विवरण है।
1947 में, जे. बर्नाल ने ओपेरिन और हल्डेन के विकास के आधार पर, बायोपोइज़िस के सिद्धांत को तैयार किया, जो अबियोजेनेसिस में तीन चरणों को अलग करता है: 1) जैविक मोनोमर्स की एबोजेनिक घटना; 2) बायोपॉलिमर का निर्माण; 3) झिल्लियों का निर्माण और प्राथमिक जीवों (प्रोटोबियंट्स) का निर्माण।
जीवोत्पत्ति
जीवजनन के सिद्धांत के अनुसार जीवन की उत्पत्ति का काल्पनिक परिदृश्य नीचे सामान्य शब्दों में वर्णित किया गया है।
पृथ्वी की आयु लगभग 4.5 अरब वर्ष है। जीवन के लिए आवश्यक ग्रह पर तरल पानी, वैज्ञानिकों के अनुसार, 4 अरब साल पहले नहीं दिखाई दिया था। उसी समय, 3.5 अरब साल पहले, पृथ्वी पर जीवन पहले से मौजूद था, जो सूक्ष्मजीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि के निशान के साथ ऐसे युगों की चट्टानों की खोज से साबित होता है। इस प्रकार, पहले सरल जीव अपेक्षाकृत तेज़ी से उत्पन्न हुए - 500 मिलियन से कम वर्षों में।
जब पृथ्वी पहली बार बनी थी, तब इसका तापमान 8000 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकता था। जब ग्रह ठंडा हुआ, धातु और कार्बन, सबसे भारी तत्वों के रूप में, संघनित हुए और पृथ्वी की पपड़ी का निर्माण किया। उसी समय, ज्वालामुखी गतिविधि हो रही थी, क्रस्ट हिल रहा था और उस पर सिकुड़ रहा था, सिलवटों और फटने का निर्माण हो रहा था। गुरुत्वाकर्षण बल ने क्रस्ट के संघनन का नेतृत्व किया, जबकि ऊर्जा गर्मी के रूप में जारी की गई थी।
हल्की गैसें (हाइड्रोजन, हीलियम, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, आदि) ग्रह द्वारा बनाए नहीं रखी गईं और अंतरिक्ष में भाग गईं। लेकिन ये तत्व अन्य पदार्थों की संरचना में बने रहे। जब तक पृथ्वी पर तापमान 100 डिग्री सेल्सियस से नीचे नहीं जाता, तब तक सारा पानी वाष्प अवस्था में था। तापमान कम करने के बाद, वाष्पीकरण और संघनन कई बार दोहराया गया, भारी बौछारेंगरज के साथ। गर्म लावा और ज्वालामुखी की राख, एक बार पानी में, विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों का निर्माण करती है। कुछ में, कुछ प्रतिक्रियाएं हो सकती हैं।
इस प्रकार, भौतिक और रासायनिक स्थितियांप्रारंभिक पृथ्वी पर अपने अकार्बनिक से कार्बनिक पदार्थों के निर्माण के लिए अनुकूल थे। वातावरण घटते प्रकार का था, कोई मुक्त ऑक्सीजन नहीं थी और कोई ओजोन परत नहीं थी। इसलिए, पराबैंगनी और ब्रह्मांडीय विकिरण पृथ्वी में प्रवेश कर गए। ऊर्जा के अन्य स्रोत पृथ्वी की पपड़ी की गर्मी थे, जो अभी तक ठंडा नहीं हुआ है, ज्वालामुखी फटना, गरज, रेडियोधर्मी क्षय।
वातावरण में मीथेन, कार्बन ऑक्साइड, अमोनिया, हाइड्रोजन सल्फाइड, साइनाइड यौगिक और जल वाष्प मौजूद थे। उनमें से कई सरलतम कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित किया गया था। इसके अलावा, अमीनो एसिड, शर्करा, नाइट्रोजनस बेस, न्यूक्लियोटाइड और अन्य अधिक जटिल कार्बनिक यौगिक बन सकते हैं। उनमें से कई ने भविष्य के जैविक पॉलिमर के लिए मोनोमर के रूप में कार्य किया। वातावरण में मुक्त ऑक्सीजन की अनुपस्थिति ने प्रतिक्रियाओं का पक्ष लिया।
रासायनिक प्रयोग (1953 में पहली बार एस। मिलर और जी। उरे द्वारा), प्राचीन पृथ्वी की स्थितियों का अनुकरण करते हुए, अकार्बनिक से कार्बनिक पदार्थों के एबोजेनिक संश्लेषण की संभावना को साबित किया। जब विद्युत निर्वहन पारित किया जाता है गैस मिश्रणआदिम वातावरण की नकल करते हुए जलवाष्प की उपस्थिति में अमीनो अम्ल प्राप्त हुए, कार्बनिक अम्लनाइट्रोजनस बेस, एटीपी, आदि।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि पृथ्वी के प्राचीन वातावरण में, सबसे सरल कार्बनिक पदार्थ न केवल एबोजेनिक रूप से बन सकते थे। उन्हें अंतरिक्ष से भी लाया गया था, जो ज्वालामुखी की धूल में समाहित थे। इसके अलावा, यह काफी बड़ी मात्रा में कार्बनिक पदार्थ हो सकता है।
तथाकथित प्राइमर्डियल सूप बनाने के लिए समुद्र में जमा कम आणविक भार कार्बनिक यौगिक। मिट्टी के निक्षेपों की सतह पर पदार्थों का अधिशोषण हो गया, जिससे उनकी सांद्रता बढ़ गई।
प्राचीन पृथ्वी की कुछ शर्तों के तहत (उदाहरण के लिए, मिट्टी पर, ठंडा ज्वालामुखियों की ढलान), मोनोमर्स का पोलीमराइजेशन हो सकता है। इस तरह प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड का निर्माण हुआ - बायोपॉलिमर, जो बाद में जीवन का रासायनिक आधार बन गया। एक जलीय वातावरण में, पोलीमराइजेशन की संभावना नहीं है, क्योंकि आमतौर पर पानी में डीपोलीमराइजेशन होता है। अनुभव ने गर्म लावा के टुकड़ों के संपर्क में अमीनो एसिड से पॉलीपेप्टाइड को संश्लेषित करने की संभावना को साबित किया है।
जीवन की उत्पत्ति की दिशा में अगला महत्वपूर्ण कदम पानी में coacervate बूंदों का बनना है ( एक साथ) पॉलीपेप्टाइड्स, पॉलीन्यूक्लियोटाइड्स, अन्य कार्बनिक यौगिकों से। इस तरह के परिसरों में बाहर की तरफ एक परत हो सकती है जो एक झिल्ली की नकल करती है और उनकी स्थिरता को बनाए रखती है। Coacervates प्रयोगात्मक रूप से कोलाइडल समाधान में प्राप्त किए गए थे।
प्रोटीन अणु उभयधर्मी होते हैं। वे पानी के अणुओं को अपनी ओर आकर्षित करते हैं जिससे उनके चारों ओर एक खोल बन जाता है। कोलाइडल हाइड्रोफिलिक परिसरों को पानी के द्रव्यमान से पृथक किया जाता है। नतीजतन, पानी में एक पायस बनता है। इसके अलावा, कोलॉइड एक-दूसरे के साथ विलीन हो जाते हैं और सहसंयोजक बनाते हैं (प्रक्रिया को सहसंयोजन कहा जाता है)। Coacervate की कोलाइडल संरचना उस माध्यम की संरचना पर निर्भर करती है जिसमें इसे बनाया गया था। प्राचीन पृथ्वी के विभिन्न जलाशयों में, विभिन्न रासायनिक संरचना के सहसंयोजक बनते थे। उनमें से कुछ अधिक स्थिर थे और कुछ हद तक, पर्यावरण के साथ चयनात्मक चयापचय कर सकते थे। एक प्रकार का जैव रासायनिक प्राकृतिक चयन था।
Coacervates पर्यावरण से कुछ पदार्थों को चुनिंदा रूप से अवशोषित करने में सक्षम हैं और उनमें होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कुछ उत्पादों को इसमें छोड़ देते हैं। यह मेटाबॉलिज्म जैसा है। जैसे-जैसे पदार्थ जमा होते गए, सहसंयोजक बढ़ते गए, और जब वे एक महत्वपूर्ण आकार तक पहुँच गए, तो वे भागों में टूट गए, जिनमें से प्रत्येक ने मूल संगठन की विशेषताओं को बरकरार रखा।
Coacervates में स्वयं हो सकता है रसायनिक प्रतिक्रिया. Coacervates द्वारा धातु आयनों के अवशोषण के दौरान, एंजाइम बन सकते हैं।
विकास की प्रक्रिया में, केवल ऐसी प्रणालियाँ रह गईं जो स्व-नियमन और आत्म-प्रजनन में सक्षम थीं। इसने जीवन की उत्पत्ति में अगले चरण की शुरुआत को चिह्नित किया - उद्भव प्रोटोबियोन्ट्स(कुछ स्रोतों के अनुसार, यह coacervates के समान है) - ऐसे शरीर जिनमें एक जटिल रासायनिक संरचना होती है और जीवित प्राणियों के कई गुण होते हैं। Protobionts को सबसे स्थिर और सफल सहसंयोजक माना जा सकता है।
झिल्ली निम्न प्रकार से बनाई जा सकती है। फैटी एसिड अल्कोहल के साथ मिलकर लिपिड बनाते हैं। लिपिड ने जल निकायों की सतह पर फिल्में बनाईं। उनके आवेशित सिर पानी की ओर होते हैं, जबकि गैर-ध्रुवीय सिरे बाहर की ओर होते हैं। पानी में तैरने वाले प्रोटीन अणु लिपिड के शीर्षों की ओर आकर्षित होते थे, जिसके परिणामस्वरूप डबल लिपोप्रोटीन फिल्मों का निर्माण होता था। हवा से, ऐसी फिल्म झुक सकती है, और बुलबुले बन सकते हैं। Coacervates गलती से इन पुटिकाओं में फंस गए होंगे। जब इस तरह के परिसर फिर से पानी की सतह पर दिखाई दिए, तो वे पहले से ही एक दूसरी लिपोप्रोटीन परत के साथ कवर किए गए थे (एक दूसरे का सामना करने वाले लिपिड के गैर-ध्रुवीय सिरों के हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन के कारण)। सामान्य योजनाआज के जीवित जीवों की झिल्ली के अंदर लिपिड की दो परतें होती हैं और किनारों पर स्थित प्रोटीन की दो परतें होती हैं। लेकिन विकास के लाखों वर्षों में, लिपिड परत में डूबे हुए प्रोटीनों को शामिल करने और इसे भेदने, झिल्ली के अलग-अलग वर्गों के फलाव और फलाव आदि के कारण झिल्ली अधिक जटिल हो गई।
Coacervates (या protobionts) पहले से मौजूद न्यूक्लिक एसिड अणुओं को स्व-प्रजनन में सक्षम बना सकते हैं। इसके अलावा, कुछ प्रोटोबियोन्ट्स में, ऐसी पुनर्व्यवस्था हो सकती है कि न्यूक्लिक एसिड प्रोटीन को एन्कोड करना शुरू कर देता है।
प्रोटोबियोन्ट्स का विकास अब रासायनिक नहीं है, बल्कि प्रीबायोलॉजिकल इवोल्यूशन है। इससे प्रोटीन के उत्प्रेरक कार्य में सुधार हुआ (वे एंजाइम की भूमिका निभाने लगे), झिल्ली और उनकी चयनात्मक पारगम्यता (जो प्रोटोबियोन को पॉलिमर का एक स्थिर सेट बनाता है), मैट्रिक्स संश्लेषण का उद्भव (न्यूक्लिक से सूचना का हस्तांतरण) एसिड से न्यूक्लिक एसिड और न्यूक्लिक एसिड से प्रोटीन तक)।
| विकास | परिणाम | |
|---|---|---|
| 1 | रासायनिक विकास - यौगिकों का संश्लेषण |
|
| 2 | प्रीबायोलॉजिकल इवोल्यूशन - रासायनिक चयन: सबसे स्थिर, स्व-प्रजनन वाले प्रोटोबियोन रहते हैं |
|
| 3 | जैविक विकास- जैविक चयन: अस्तित्व के लिए संघर्ष, पर्यावरणीय परिस्थितियों के अनुकूल सबसे अधिक का अस्तित्व |
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जीवन की उत्पत्ति के बारे में सबसे बड़े रहस्यों में से एक यह है कि प्रोटीन के अमीनो एसिड अनुक्रम के लिए आरएनए कैसे कोडित हुआ। प्रश्न डीएनए को नहीं, आरएनए को संदर्भित करता है, क्योंकि यह माना जाता है कि पहले राइबोन्यूक्लिक एसिड ने न केवल वंशानुगत जानकारी के कार्यान्वयन में भूमिका निभाई थी, बल्कि इसके भंडारण के लिए भी जिम्मेदार था। डीएनए ने इसे बाद में बदल दिया, आरएनए से रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन द्वारा उभरा। डीएनए जानकारी संग्रहीत करने में बेहतर है और अधिक स्थिर (प्रतिक्रियाओं के लिए कम प्रवण) है। इसलिए, विकास की प्रक्रिया में, यह वह थी जिसे सूचना के संरक्षक के रूप में छोड़ दिया गया था।
1982 में, टी। चेक ने आरएनए की उत्प्रेरक गतिविधि की खोज की। इसके अलावा, एंजाइमों की अनुपस्थिति में भी आरएनए को कुछ शर्तों के तहत संश्लेषित किया जा सकता है, और स्वयं की प्रतियां भी बना सकते हैं। इसलिए, यह माना जा सकता है कि आरएनए पहले बायोपॉलिमर (आरएनए विश्व परिकल्पना) थे। आरएनए के कुछ खंड गलती से प्रोटोबियोन्ट के लिए उपयोगी पेप्टाइड्स को सांकेतिक शब्दों में बदलना कर सकते हैं, जबकि आरएनए के अन्य खंड विकास के दौरान एक्साइज इंट्रोन्स बन गए।
प्रोटोबियोनेट में उत्पन्न हुआ प्रतिपुष्टि- आरएनए एंजाइम प्रोटीन को एनकोड करता है, एंजाइम प्रोटीन न्यूक्लिक एसिड की मात्रा को बढ़ाता है।
जैविक विकास की शुरुआत
रासायनिक विकास और प्रोटोबियोनेट का विकास 1 अरब से अधिक वर्षों तक चला। जीवन का उदय हुआ, और इसका जैविक विकास शुरू हुआ।
कुछ प्रोटोबियोन्ट्स ने आदिम कोशिकाओं को जन्म दिया, जिसमें जीवित चीजों के गुणों की समग्रता शामिल है जो आज हम देखते हैं। उन्होंने वंशानुगत जानकारी के भंडारण और संचरण को लागू किया, संरचनाओं और चयापचय को बनाने के लिए इसका उपयोग किया। जीवन प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा प्रदान की गई एटीपी अणु, कोशिकाओं की विशिष्ट झिल्ली दिखाई दी।
पहले जीव अवायवीय विषमपोषी थे। उन्होंने किण्वन के माध्यम से एटीपी में संग्रहीत ऊर्जा प्राप्त की। एक उदाहरण ग्लाइकोलाइसिस है - शर्करा का ऑक्सीजन मुक्त टूटना। इन जीवों ने प्राथमिक शोरबा के कार्बनिक पदार्थों की कीमत पर खाया।
लेकिन स्टॉक कार्बनिक अणुधीरे-धीरे समाप्त हो रहे थे, क्योंकि पृथ्वी पर स्थितियां बदल गईं, और नए कार्बनिक पदार्थ अब लगभग अब जैविक रूप से संश्लेषित नहीं हुए थे। खाद्य संसाधनों के लिए प्रतिस्पर्धा की परिस्थितियों में, विषमपोषी के विकास में तेजी आई।
लाभ बैक्टीरिया द्वारा प्राप्त किया गया था, जो कार्बनिक पदार्थों के निर्माण के साथ कार्बन डाइऑक्साइड को ठीक करने में सक्षम था। पोषक तत्वों का स्वपोषी संश्लेषण विषमपोषी पोषण की तुलना में अधिक जटिल है, इसलिए यह प्रारंभिक जीवन रूपों में उत्पन्न नहीं हो सकता था। कुछ पदार्थों से, सौर विकिरण की ऊर्जा के प्रभाव में, कोशिका के लिए आवश्यक यौगिकों का निर्माण हुआ।
पहले प्रकाश संश्लेषक जीवों ने ऑक्सीजन का उत्पादन नहीं किया था। इसकी रिहाई के साथ प्रकाश संश्लेषण सबसे अधिक संभावना बाद में वर्तमान नीले-हरे शैवाल के समान जीवों में दिखाई दी।
वातावरण में ऑक्सीजन का संचय, ओजोन स्क्रीन की उपस्थिति, और पराबैंगनी विकिरण की मात्रा में कमी ने जटिल कार्बनिक पदार्थों के एबोजेनिक संश्लेषण की लगभग असंभवता को जन्म दिया। दूसरी ओर, ऐसी परिस्थितियों में उभरते हुए जीवन रूप अधिक लचीले हो गए हैं।
पृथ्वी भर में फैले ऑक्सीजन श्वसन. अवायवीय जीव केवल कुछ ही स्थानों पर जीवित रहे हैं (उदाहरण के लिए, गर्म भूमिगत झरनों में अवायवीय जीवाणु रहते हैं)।
| कार्बनिक अणुओं का एबोजेनिक संश्लेषण। आधुनिक विचारजीवन के उद्भव के लिए। क्या अब पृथ्वी पर जीवन संभव है?? | तारीख: पाठ 47 कक्षा 9 |
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| अपेक्षित पाठ परिणाम | ||||
| पाठ मकसद | शिक्षात्मक एक ऐतिहासिक विकास के रूप में विकासवाद के बारे में जागरूक विचारों का निर्माण जैविक दुनियाजमीन पर। पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के विभिन्न सिद्धांतों पर विचार करें, "के लिए" और "खिलाफ" तर्कों का विश्लेषण करें। शिक्षात्मक सोच का विकास, इसे संज्ञानात्मक और संचार अभ्यास में लागू करने की क्षमता तार्किक तर्क, अनुमान और निष्कर्ष निकालने की क्षमता का विकास; प्रस्तावित सामग्री से मुख्य बात का विश्लेषण और हाइलाइट करें। शिक्षात्मक वैज्ञानिक दृष्टिकोण का गठन। असंतुष्टों के प्रति सहिष्णु रवैये की शिक्षा - अन्य दृष्टिकोणों के समर्थक जो आम तौर पर स्वीकृत लोगों से भिन्न होते हैं; |
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| पाठ प्रकार | संयुक्त |
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| पाठ का प्रकार | अध्ययन |
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| कार्य प्रपत्र | समूह व्यक्ति |
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| उपकरण | हैंडआउट्स, व्हाटमैन पेपर, लगा-टिप पेन |
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| "ओह, मेरे लिए जीवन की पहेली को सुलझाओ, दर्दनाक प्राचीन पहेलीजिस पर पहले ही इतना पीटा जा चुका है सिर, सिरचित्रलिपि के साथ चित्रित टोपियों में, पगड़ी में सिर और काली बेरी, विग में सिर और हजारों अन्य गरीब मानव सिर ... " जी हेन। |
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| समय | स्टेज / गतिविधि | साधन |
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| संगठन क्षण। 3 मिनट ज्ञान अद्यतन | प्रिय मित्रों, मुझे लगता है कि आप सभी ने बिना किसी अपवाद के अपने आप से यह प्रश्न पूछा है: "हमारे ग्रह पर जीवन की उत्पत्ति कैसे हुई?" आज हम इस सदियों पुराने "जीवन के रहस्य" को सुलझाने की कोशिश करेंगे, जिस पर, जैसा कि हमारे पाठ के एपिग्राफ से देखा जा सकता है, बहुत सारे स्मार्ट हेड्स ने इसके बारे में सोचा। ऐसा करने के लिए, हम समस्याग्रस्त प्रश्न उठाएंगे। पाठ विषय लक्ष्यों का निर्धारण पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति कैसे हुई? पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के आधुनिक दृष्टिकोण और परिकल्पनाएँ क्या हैं? उनमें से कौन सबसे प्रेरक हैं? जिंदगी क्या है फ्रेडरिक एंगेल्स: "जीवन प्रोटीन निकायों के अस्तित्व का एक तरीका है, जिसका आवश्यक बिंदु उनके आस-पास की बाहरी प्रकृति के साथ पदार्थों का निरंतर आदान-प्रदान है, और इस चयापचय की समाप्ति के साथ, जीवन भी समाप्त हो जाता है, जिससे अपघटन होता है प्रोटीन।" | |||
| जाँच d.z 5 मिनट | परीक्षण " विकासवादी सिद्धांत» 1. विकास कहलाता है: ए) जीवों का व्यक्तिगत विकास बी) व्यक्तियों का परिवर्तन ग) जैविक दुनिया का ऐतिहासिक अपरिवर्तनीय विकास डी) पौधे और पशु जीवन में परिवर्तन 2, मुख्य प्रेरक शक्तिविकास है: ए) परिवर्तनशीलता बी) आनुवंशिकता ग) अस्तित्व के लिए संघर्ष घ) प्राकृतिक चयन 3. अस्तित्व के लिए संघर्ष है: क) पर्यावरणीय परिस्थितियों के लिए जीवों के बीच प्रतिस्पर्धा बी) एक प्रजाति के व्यक्तियों को दूसरी प्रजाति के व्यक्तियों द्वारा नष्ट करना ग) कुछ प्रजातियों का दूसरों के साथ सहजीवी संबंध d) एक नए क्षेत्र में प्रजातियों का फैलाव 4. यौन चयन है: ए) प्रजनन के मौसम के दौरान एक ही लिंग के व्यक्तियों के बीच होने वाला प्राकृतिक चयन बी) प्राकृतिक चयन, के कारण: भोजन के लिए एक ही प्रजाति के विभिन्न लिंगों के व्यक्तियों की प्रतिस्पर्धा ग) पुरुषों के विनाश के उद्देश्य से कृत्रिम चयन का एक रूप (उदाहरण के लिए, मुर्गियों, बत्तखों में) 5. प्राकृतिक क्रिया के उदाहरण नहीं चयन: ए) स्पेनिश ग्रेट डेन की वंशावली। बी) कीड़ों का औद्योगिक मेलानिज़्म सी) एंटीबायोटिक दवाओं के लिए जीवाणु प्रतिरोध डी) कीटनाशकों के लिए घरेलू मक्खियों का प्रतिरोध 6. मिमिक्री है: ए) एक या एक से अधिक असंबंधित प्रजातियों के साथ एक रक्षाहीन और खाद्य प्रजातियों की समानता जो अच्छी तरह से संरक्षित हैं और एक चेतावनी रंग है बी) दो संबंधित प्रजातियों के व्यक्तियों के आकार और रंग में समानता। ग) प्रजातियों के व्यक्तियों में सुरक्षा के विशेष साधनों की उपस्थिति 7. एरोमोर्फोसिस निम्नलिखित विकासवादी घटनाओं में से एक है: क) पक्षियों के एक वर्ग का उद्भव बी) कई शिकारी स्तनधारियों के परिवारों की एक बड़ी संख्या का उद्भव | |||
| नई सामग्री सीखना 7 मिनट | कार्य: 1 एक क्लस्टर बनाएं 2. निष्कर्ष निकालना समूहों द्वारा समूहों का संकलन। समूह 1 कार्बनिक पदार्थों का एबोजेनिक संश्लेषण समूह 2 जीवन की उत्पत्ति पर आधुनिक विचार समूह 3 जीवन की उत्पत्ति के बारे में विचारों का विकास | |||
| प्राथमिक बन्धन 5 मिनट | चर्चा निबंध लिखने के लिए एल्गोरिदम: चर्चा का विषय (समस्या)। मेरा स्थान। संक्षिप्त तर्क। संभावित आपत्तियां जो दूसरे उठा सकते हैं। यही कारण है कि यह स्थिति अभी भी सही है। निष्कर्ष | |||
| प्रतिबिंब | माइक खोलें | |||
| 3 मिनट मकान। व्यायाम | पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के लिए एक नई परिकल्पना तैयार करें भूवैज्ञानिक, जीवविज्ञानी और सभी जीवाश्म विज्ञानी आनुवंशिकीविद और रसायनज्ञ उनका सिर फोड़ना या शायद आप में से एक अपनी खुद की परिकल्पना बनाएं कैसे, क्यों, कब और कहाँ क्या पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति हुई? | |||
I. कार्बनिक पदार्थों का एबोजेनिक संश्लेषण - अकार्बनिक से कार्बनिक पदार्थों का निर्माण
1. 3.5 अरब साल पहले हुआ
2. प्राथमिक महासागर में दो चरणों में किया गया:
पहला चरण कम आणविक भार कार्बनिक यौगिकों का निर्माण है
- प्राथमिक वायुमंडल के हाइड्रोकार्बन (CH4) ने जल वाष्प, NH3, H2, CO2, CO, N2 के साथ मध्यवर्ती कार्बनिक यौगिकों के निर्माण के साथ प्रतिक्रिया की: अल्कोहल, एल्डिहाइड, कीटोन, कार्बनिक अम्ल, जो समुद्र में बारिश हुई
- प्राथमिक महासागर में मध्यवर्ती यौगिक मोनोसेकेराइड, अमीनो एसिड, न्यूक्लियोटाइड, फॉस्फेट में बदल गए - एटीपी (संश्लेषण के लिए ऊर्जा स्रोत बिजली के बिजली के निर्वहन, पराबैंगनी विकिरण हो सकते हैं, तापीय ऊर्जा, सदमे की लहरें, ज्वालामुखियों के फटने से ऊर्जा, ज्वारीय ऊर्जा, आदि)
- इस तरह के संश्लेषण की संभावना को 1953 में एस मिलर (आमेर) द्वारा उबलते पानी और एक रेफ्रिजरेटर के साथ एक सीलबंद उपकरण में प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध किया गया था, जो 4 अरब साल पहले पृथ्वी पर मौजूद स्थितियों का अनुकरण करता था, जिसमें CH4, NH4 का मिश्रण था। और उसमें से गुजरते समय H2 गैसों को रखा गया, कम आणविक भार वाले कार्बनिक यौगिक प्राप्त हुए - यूरिया, अल्कोहल, एल्डिहाइड, कार्बनिक अम्ल, मोनोसैकराइड, फैटी एसिड, विभिन्न अमीनो एसिड (आयनीकरण यूवी विकिरण का उपयोग करने या इसके बजाय 600 तक गर्मी के मामले में) इलेक्ट्रिक डिस्चार्ज, अन्य अमीनो एसिड, फैटी एसिड, शर्करा प्राप्त किए गए - राइबोज, डीऑक्सीराइबोज, नाइट्रोजनस बेस - न्यूक्लियोटाइड्स)
- कार्बनिक यौगिकों के एबोजेनिक संश्लेषण की संभावना की पुष्टि इस तथ्य से होती है कि वे अंतरिक्ष में पाए जाते हैं (फॉर्मेल्डिहाइड, फॉर्मिक एसिड, इथेनॉल, और आदि।)
दूसरा चरण सरल कार्बनिक यौगिकों से उच्च-आणविक कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण है - बायोपॉलिमर: प्रोटीन, लिपिड, पॉलीसेकेराइड, न्यूक्लिक एसिड (आरएनए)
1 आदिकालीन महासागर में हुआ
2. पॉलीकोंडेशन प्रतिक्रियाओं (पोलीमराइजेशन) के परिणामस्वरूप किया गया; आवश्यक ऊर्जा लगभग 100 C के तापमान से या मुक्त पानी को हटाने के साथ आयनकारी विकिरण द्वारा प्राप्त की गई थी (एस। फॉक्स, आमेर।, एक्सएनयूएमएक्स)।
3. प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए आवश्यक कम आणविक भार पदार्थों की एकाग्रता नीचे की मिट्टी के तलछट या झरझरा ज्वालामुखी टफ में उनके सोखने के परिणामस्वरूप हासिल की गई थी।
(प्रायोगिक रूप से दिखाया गया है कि एल्यूमिना और एटीपी की उपस्थिति में अमीनो एसिड का एक जलीय घोल बहुलक श्रृंखला - पॉलीपेप्टाइड दे सकता है)
4. समुद्रों और महासागरों का पानी एबोजेनिक मूल के बायोपॉलिमर से संतृप्त था, जिससे तथाकथित निर्माण हुआ। "मूल शोरबा"
जीवन की उत्पत्ति पर आधुनिक विचार
ए। आई। ओपरिन की परिकल्पना। एआई ओपरिन की परिकल्पना की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता रासायनिक संरचना की क्रमिक जटिलता है और जीवों के रास्ते में जीवन के अग्रदूतों (प्रोबियोन्ट्स) की रूपात्मक उपस्थिति है।
बड़ी मात्रा में डेटा से पता चलता है कि समुद्र और महासागरों के तटीय क्षेत्र जीवन की उत्पत्ति के लिए पर्यावरण हो सकते हैं। यहाँ, समुद्र, भूमि और वायु के जंक्शन पर, जटिल कार्बनिक यौगिकों के निर्माण के लिए अनुकूल परिस्थितियों का निर्माण किया गया था। उदाहरण के लिए, कुछ कार्बनिक पदार्थों (शर्करा, अल्कोहल) के घोल अत्यधिक स्थिर होते हैं और अनिश्चित काल तक मौजूद रह सकते हैं। प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड के केंद्रित समाधानों में, जिलेटिन के थक्कों के समान थक्के बन सकते हैं जलीय समाधान. इस तरह के थक्कों को कोसेरवेट ड्रॉप्स या कोसेरवेट्स (चित्र। 70) कहा जाता है। Coacervates विभिन्न पदार्थों को सोखने में सक्षम हैं। समाधान से, रासायनिक यौगिक उनमें प्रवेश करते हैं, जो कोसेरवेट बूंदों में होने वाली प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप परिवर्तित हो जाते हैं, और पर्यावरण में छोड़ दिए जाते हैं।
Coacervates अभी जीवित प्राणी नहीं हैं। वे पर्यावरण के साथ विकास और चयापचय के रूप में जीवित जीवों के ऐसे संकेतों के लिए केवल एक बाहरी समानता दिखाते हैं। इसलिए, coacervates के उद्भव को पूर्व-जीवन के विकास में एक चरण के रूप में माना जाता है।
संरचना की स्थिरता के लिए Coacervates का चयन बहुत लंबे समय से हुआ है। कुछ यौगिकों के संश्लेषण को नियंत्रित करने वाले एंजाइमों के निर्माण के कारण स्थिरता प्राप्त हुई थी। जीवन की उत्पत्ति में सबसे महत्वपूर्ण चरण अपनी तरह के पुनरुत्पादन और पिछली पीढ़ियों के गुणों को विरासत में प्राप्त करने के लिए एक तंत्र का उदय था। यह न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन के जटिल परिसरों के निर्माण के कारण संभव हुआ। आत्म-प्रतिकृति में सक्षम न्यूक्लिक एसिड ने प्रोटीन के संश्लेषण को नियंत्रित करना शुरू कर दिया, जिससे उनमें अमीनो एसिड का क्रम निर्धारित हो गया। और एंजाइम प्रोटीन ने न्यूक्लिक एसिड की नई प्रतियां बनाने की प्रक्रिया को अंजाम दिया। इस प्रकार जीवन की मुख्य विशेषता उत्पन्न हुई - अपने समान अणुओं को पुन: उत्पन्न करने की क्षमता।
जीवित प्राणी तथाकथित खुली प्रणालियाँ हैं, अर्थात् ऐसी प्रणालियाँ जिनमें ऊर्जा बाहर से आती है। ऊर्जा के बिना जीवन का अस्तित्व नहीं हो सकता। जैसा कि आप जानते हैं, ऊर्जा खपत के तरीकों के अनुसार (अध्याय III देखें), जीवों को दो बड़े समूहों में विभाजित किया जाता है: स्वपोषी और विषमपोषी। स्वपोषी जीव प्रकाश संश्लेषण (हरे पौधे) की प्रक्रिया में सीधे सौर ऊर्जा का उपयोग करते हैं, विषमपोषी जीव ऊर्जा का उपयोग करते हैं जो कार्बनिक पदार्थों के क्षय के दौरान निकलती है।
जाहिर है, पहले जीव विषमपोषी थे, जो कार्बनिक यौगिकों के ऑक्सीजन मुक्त विभाजन द्वारा ऊर्जा प्राप्त करते थे। जीवन की शुरुआत में, पृथ्वी के वायुमंडल में कोई मुक्त ऑक्सीजन नहीं थी। आधुनिक रासायनिक संरचना के वातावरण का उद्भव जीवन के विकास के साथ निकटता से जुड़ा हुआ है। प्रकाश संश्लेषण में सक्षम जीवों के उद्भव के कारण वातावरण और पानी में ऑक्सीजन की रिहाई हुई। इसकी उपस्थिति में कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीजन विभाजन संभव हो गया, जिसमें ऑक्सीजन मुक्त की तुलना में कई गुना अधिक ऊर्जा प्राप्त होती है।
अपनी उत्पत्ति के क्षण से, जीवन एक एकल जैविक प्रणाली बनाता है - जीवमंडल (अध्याय XVI देखें)। दूसरे शब्दों में, जीवन की उत्पत्ति पृथक पृथक जीवों के रूप में नहीं हुई, बल्कि तुरन्त समुदायों के रूप में हुई। समग्र रूप से जीवमंडल का विकास निरंतर जटिलता, यानी अधिक से अधिक जटिल संरचनाओं के उद्भव की विशेषता है।
क्या अब पृथ्वी पर जीवन संभव है? पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के बारे में हम जो जानते हैं, उससे स्पष्ट है कि साधारण कार्बनिक यौगिकों से जीवों के उद्भव की प्रक्रिया बहुत लंबी थी। पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के लिए, इसने एक विकासवादी प्रक्रिया की जो कई लाखों वर्षों तक चली, जिसके दौरान जटिल आणविक संरचनाओं, मुख्य रूप से न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन को स्थिरता के लिए चुना गया, ताकि वे अपनी तरह का पुनरुत्पादन कर सकें।
यदि अब पृथ्वी पर कहीं तीव्र ज्वालामुखी गतिविधि के क्षेत्रों में काफी जटिल कार्बनिक यौगिक उत्पन्न हो सकते हैं, तो इन यौगिकों के किसी भी लंबे समय तक अस्तित्व की संभावना नगण्य है। वे तुरंत ऑक्सीकृत हो जाएंगे या हेटरोट्रॉफ़िक जीवों द्वारा उपयोग किए जाएंगे। चार्ल्स डार्विन इस बात को अच्छी तरह समझते थे। 1871 में, उन्होंने लिखा: "लेकिन अब ... किसी गर्म जलाशय में जिसमें सभी आवश्यक अमोनियम और फास्फोरस लवण होते हैं और प्रकाश, गर्मी, बिजली, आदि के लिए सुलभ होते हैं, एक प्रोटीन जो आगे, तेजी से जटिल परिवर्तनों में सक्षम होता है, तो यह पदार्थ होगा तुरंत नष्ट या अवशोषित हो जाना, जो जीवित प्राणियों के उद्भव से पहले की अवधि में असंभव था।
पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति जैविक तरीके से हुई है। वर्तमान में जीव केवल सजीव (जैविक उत्पत्ति) से आता है। पृथ्वी पर जीवन के फिर से उभरने की संभावना को बाहर रखा गया है।
जीवन की उत्पत्ति के बारे में विचारों का विकास
पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति का सिद्धांत।प्राचीन काल से हमारे समय तक पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के बारे में अनगिनत परिकल्पनाएँ सामने रखी गई हैं। उनकी सारी विविधता दो परस्पर अनन्य दृष्टिकोणों पर आधारित है।
बायोजेनेसिस के सिद्धांत के समर्थकों (ग्रीक "बायोस" से - जीवन और "उत्पत्ति" - उत्पत्ति) का मानना था कि सभी जीवित चीजें केवल जीवित चीजों से आती हैं। उनके विरोधियों ने अबियोजेनेसिस के सिद्धांत का बचाव किया ("ए" - लैटिन, नकारात्मक उपसर्ग); वे निर्जीव से सजीव की उत्पत्ति को संभव मानते थे।
मध्य युग के कई वैज्ञानिकों ने जीवन की सहज पीढ़ी की संभावना को स्वीकार किया। उनके अनुसार मछली गाद से, कीड़े मिट्टी से, चूहे मिट्टी से, मक्खियाँ मांस से पैदा हो सकती हैं।
17वीं शताब्दी में स्वतःस्फूर्त पीढ़ी के सिद्धांत के विरुद्ध। फ्लोरेंटाइन डॉक्टर फ्रांसेस्को रेडी ने बात की। मांस को एक ढके हुए बर्तन में रखकर, रेडी ने दिखाया कि सड़े हुए मांस में उड़ने वाले लार्वा अनायास प्रजनन नहीं करते हैं। सहज पीढ़ी के सिद्धांत के समर्थकों ने हार नहीं मानी, उन्होंने तर्क दिया कि लार्वा की सहज पीढ़ी एकमात्र कारण से नहीं हुई कि हवा बंद बर्तन में प्रवेश नहीं करती है। तब रेडी ने मांस के टुकड़ों को कई गहरे बर्तनों में रखा। उसने उनमें से कुछ को खुला छोड़ दिया, और कुछ को मलमल से ढक दिया। कुछ समय बाद, खुले बर्तनों में मांस मक्खी के लार्वा से भर गया, जबकि मलमल से ढके बर्तनों में सड़े हुए मांस में लार्वा नहीं थे।
माइक्रोस्कोप ने लोगों के लिए माइक्रोवर्ल्ड खोल दिया। टिप्पणियों से पता चला है कि मांस शोरबा या घास के जलसेक के साथ कसकर बंद फ्लास्क में, थोड़ी देर के बाद सूक्ष्मजीवों का पता लगाया जाता है। लेकिन जैसे ही मांस शोरबा एक घंटे के लिए उबाला गया और गर्दन को सील कर दिया गया, सीलबंद फ्लास्क में कुछ भी नहीं दिखाई दिया। विटलिस्ट्स ने सुझाव दिया कि लंबे समय तक उबालने से "जीवन शक्ति" मर जाती है जो सीलबंद फ्लास्क में प्रवेश नहीं कर सकती है।
जैवजनन और जैवजनन के समर्थकों के बीच विवाद 19वीं शताब्दी में जारी रहे। यहां तक कि 1809 में लैमार्क ने फंगस के स्वतः उत्पन्न होने की संभावना के बारे में लिखा था।
पाश्चर प्रयोग।डार्विन की पुस्तक "द ओरिजिन ऑफ स्पीशीज़" के आगमन के साथ, यह प्रश्न फिर से उठा कि पृथ्वी पर जीवन फिर भी कैसे उत्पन्न हुआ। 1859 में फ्रेंच एकेडमी ऑफ साइंसेज ने सहज पीढ़ी के प्रश्न को एक नए तरीके से स्पष्ट करने के प्रयास के लिए एक विशेष पुरस्कार नियुक्त किया। यह पुरस्कार 1862 में प्रसिद्ध फ्रांसीसी वैज्ञानिक लुई पाश्चर को मिला था।
लुई पाश्चर (1822-1895) - फ्रांसीसी सूक्ष्म जीवविज्ञानी और रसायनज्ञ। सूक्ष्म जीव विज्ञान के संस्थापक। एनारोबिक बैक्टीरिया की खोज की। किण्वन का ऊर्जा मूल्य दिखाया। जीवन की उत्पत्ति की संभावना की समस्या की जांच की। उन्होंने भोजन को संरक्षित करने के लिए जीवित बैक्टीरिया (लेकिन उनके बीजाणु नहीं) को नष्ट करने के तरीके के रूप में रेबीज, एंथ्रेक्स, साथ ही पास्चराइजेशन (70 डिग्री सेल्सियस तक हीटिंग) के खिलाफ टीकाकरण का प्रस्ताव रखा।
एल. पाश्चर ने एक ऐसा प्रयोग किया जिसने सरलता में रेडी के प्रसिद्ध प्रयोग का विरोध किया। उन्होंने विभिन्न पोषक माध्यमों को एक फ्लास्क में उबाला जिसमें सूक्ष्मजीव विकसित हो सकते थे। फ्लास्क में लंबे समय तक उबालने से न केवल सूक्ष्मजीव, बल्कि उनके बीजाणु भी मर जाते हैं। जीवनवादियों के इस तर्क को ध्यान में रखते हुए कि पौराणिक "जीवन शक्ति" एक सीलबंद फ्लास्क में प्रवेश नहीं कर सकती, पाश्चर ने एक एस-आकार की ट्यूब को इसके मुक्त सिरे से जोड़ा (चित्र। 68)। सूक्ष्मजीवों के बीजाणु एक पतली घुमावदार नली की सतह पर बस गए और पोषक माध्यम में प्रवेश नहीं कर सके। अच्छी तरह से उबला हुआ संस्कृति के माध्यमबाँझ बने रहे, इसमें सूक्ष्मजीवों की कोई सहज पीढ़ी नहीं देखी गई, हालांकि वायु पहुंच (और इसके साथ कुख्यात "जीवन शक्ति") प्रदान की गई थी।
चावल। 68. एस-आकार की गर्दन के साथ फ्लास्क में एल पाश्चर के प्रयोग की योजना।
ए - एस-आकार की गर्दन वाले फ्लास्क में, उबालने के बाद पोषक माध्यम लंबे समय तक बाँझ रहता है; बी - यदि आप एस आकार के गले को हटाते हैं, तो सूक्ष्मजीव जल्दी से माध्यम में विकसित होते हैं
पाश्चर ने अपने प्रयोगों से जीवन की सहज पीढ़ी की असंभवता को सिद्ध कर दिया। "जीवन शक्ति" की अवधारणा - जीवनवाद को एक करारा झटका दिया गया।
कार्बनिक पदार्थों का एबोजेनिक संश्लेषण।पाश्चर के प्रयोग ने वर्तमान समय में जीवन की सहज पीढ़ी की असंभवता को प्रदर्शित किया। हमारे ग्रह पर जीवन की उत्पत्ति का प्रश्न लंबे समय से खुला है।
1924 में, प्रसिद्ध जैव रसायनज्ञ एआई ओपरिन ने सुझाव दिया कि शक्तिशाली विद्युत निर्वहन के साथ पृथ्वी का वातावरण, जिसमें 4-4.5 अरब साल पहले अमोनिया, मीथेन, कार्बन डाइआक्साइडऔर जल वाष्प, जीवन के उद्भव के लिए आवश्यक सबसे सरल कार्बनिक यौगिक उत्पन्न हो सकते हैं। शिक्षाविद ओपेरिन की भविष्यवाणी की पुष्टि की गई थी। 1955 में, अमेरिकी शोधकर्ता एस। मिलर ने 80 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर कई पास्कल के दबाव में सीएच 4, एनएच 3, एच 2 और एच 2 0 वाष्प के मिश्रण के माध्यम से 60,000 वी तक विद्युत निर्वहन पारित किया, प्राप्त किया सरलतम फैटी एसिड, यूरिया, एसिटिक और फॉर्मिक एसिड और कई अमीनो एसिड, जिनमें ग्लाइसिन और ऐलेनिन शामिल हैं (चित्र। 69)।
चावल। 69. डिवाइस एस। मिलर की योजना, जिसमें अमीनो एसिड संश्लेषित होते हैं
जैसा कि हम पहले से ही जानते हैं, अमीनो एसिड बिल्डिंग ब्लॉक्स हैं जिनसे प्रोटीन अणु बनते हैं। इसलिए, अकार्बनिक यौगिकों से अमीनो एसिड के निर्माण की संभावना का प्रायोगिक प्रमाण एक अत्यंत महत्वपूर्ण संकेत है कि पृथ्वी पर जीवन के उद्भव की दिशा में पहला कदम कार्बनिक पदार्थों का एबोजेनिक (गैर-जैविक) संश्लेषण था (सामने की मक्खी देखें) .
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जो युवा स्कूल से बाहर हैं, विश्वविद्यालय में हैं या नहीं, उनके लिए बहुत सारे मनोरंजक शैक्षिक वीडियो उपलब्ध हैं। वे उस पेशे के बारे में अपने ज्ञान को गहरा करने में उनकी मदद कर सकते हैं जिसके लिए वे अध्ययन कर रहे हैं। या एक प्रोफेशन प्राप्त करें, जैसे प्रोग्रामर, वेब डिज़ाइनर, SEO ऑप्टिमाइज़र, इत्यादि। विश्वविद्यालय अभी तक इस तरह के पेशे को नहीं पढ़ाते हैं, इसलिए आप केवल स्व-शिक्षा करके ही इस उन्नत और प्रासंगिक क्षेत्र के विशेषज्ञ बन सकते हैं, जिसे हम सबसे उपयोगी वीडियो एकत्र करके मदद करने का प्रयास करते हैं।
वयस्कों के लिए, यह विषय भी प्रासंगिक है, क्योंकि अक्सर ऐसा होता है कि पेशे में वर्षों तक काम करने के बाद, यह समझ में आता है कि यह आपका नहीं है और आप अपने लिए और साथ ही लाभदायक कुछ और सीखना चाहते हैं। साथ ही इस श्रेणी के लोगों के बीच अक्सर आत्म-सुधार के प्रकार, समय और धन की बचत, अपने जीवन को अनुकूलित करने वाले वीडियो होते हैं, जिसमें वे बहुत बेहतर और खुशहाल जीवन जीने के तरीके खोजते हैं। वयस्कों के लिए भी, अपना खुद का व्यवसाय बनाने और विकसित करने का विषय बहुत उपयुक्त है।
इसके अलावा शैक्षिक वीडियो में सामान्य फोकस वाले वीडियो होते हैं, जो लगभग किसी भी उम्र के लिए उपयुक्त होते हैं, जिसमें आप जान सकते हैं कि जीवन की उत्पत्ति कैसे हुई, विकास के कौन से सिद्धांत मौजूद हैं, इतिहास से तथ्य आदि। वे पूरी तरह से एक व्यक्ति के क्षितिज का विस्तार करते हैं, उसे बहुत अधिक विद्वान और सुखद बौद्धिक वार्ताकार बनाते हैं। बिना किसी अपवाद के सभी के लिए ऐसे सूचनात्मक वीडियो देखना वास्तव में उपयोगी है, क्योंकि ज्ञान ही शक्ति है। हम आपके सुखद और उपयोगी दृश्य की कामना करते हैं!
हमारे समय में, "लहर पर" कहा जाने वाला होना जरूरी है। यह न केवल समाचारों को संदर्भित करता है, बल्कि अपने स्वयं के दिमाग के विकास को भी दर्शाता है। यदि आप विकास करना चाहते हैं, दुनिया का पता लगाना चाहते हैं, समाज में मांग में हैं और दिलचस्प हैं, तो यह खंड आपके लिए है।
