Život se na našem planetu pojavio oko pola milijarde godina nakon nastanka Zemlje, odnosno prije oko 4 milijarde godina: tada je rođen prvi zajednički predak svih živih bića. Bila je to jedna stanica, čiji je genetski kod uključivao nekoliko stotina gena. Ova je ćelija imala sve potrebno za život i daljnji razvoj: mehanizmi odgovorni za sintezu proteina, reprodukciju nasljednih informacija i proizvodnju ribonukleinske kiseline (RNA), koja je također odgovorna za kodiranje genetskih podataka.

Znanstvenici su shvatili da prvi zajednički predak svih živih bića potječe iz takozvane primordijalne juhe - aminokiselina koje su nastale spojem vode s kemijskim elementima koji su punili rezervoare mlade Zemlje.

Mogućnost stvaranja aminokiselina iz mješavine kemijskih elemenata dokazana je kao rezultat eksperimenta Miller-Urey, o kojem je Gazeta.Ru izvijestila prije nekoliko godina. Tijekom eksperimenta, Stanley Miller je u epruvetama simulirao atmosferske uvjete na Zemlji prije otprilike 4 milijarde godina, napunio ih mješavinom plinova - metana, amonijaka, ugljika i ugljičnog monoksida - dodajući tamo vodu i prolazeći kroz epruvete struja, koji je trebao proizvesti efekt munje.

Kao rezultat interakcije kemijske tvari Miller je u epruvetama dobio pet aminokiselina, osnovnih građevnih blokova svih proteina.

Pola stoljeća kasnije, 2008. godine, istraživači su ponovno analizirali sadržaj epruveta koje je Miller sačuvao netaknutima i otkrili da zapravo mješavina proizvoda nije sadržavala čak 5 aminokiselina, već 22, samo autor eksperimenta nije ih mogao identificirati prije nekoliko desetljeća.

Nakon toga znanstvenici su se suočili s pitanjem koja je od tri osnovne molekule sadržane u svim živim organizmima (DNA, RNA ili proteini) postala sljedeći korak u nastanku života. Složenost ovog pitanja leži u činjenici da proces formiranja svake od tri molekule ovisi o druge dvije i ne može se provesti bez nje.

Stoga su znanstvenici morali ili prepoznati mogućnost formiranja dviju klasa molekula odjednom kao rezultat nasumične uspješne kombinacije aminokiselina, ili se složiti da je struktura njihovih složenih odnosa nastala spontano, nakon pojave sve tri. klase.

Problem je riješen 1980-ih, kada su Thomas Check i Sydney Altman otkrili sposobnost RNA da postoji potpuno autonomno, djelujući kao akcelerator kemijskih reakcija i sintetizirajući nove RNA slične sebi. Ovo otkriće dovelo je do "Hipoteze svijeta RNK", koju je prvi predložio mikrobiolog Carl Wese 1968., a konačno formulirao biokemičar i dobitnik Nobelove nagrade za kemiju Walter Gilbert 1986. Bit ove teorije leži u činjenici da su molekule ribonukleinske kiseline prepoznate kao osnova života, koje bi u procesu samoreprodukcije mogle akumulirati mutacije. Ove su mutacije na kraju dovele do sposobnosti ribonukleinske kiseline da stvara proteine. Proteinski spojevi učinkovitiji su katalizatori od RNA i zato su mutacije koje su ih stvorile fiksirane u procesu prirodne selekcije.

Istodobno su nastala i “spremišta” genetskih informacija, DNK. Ribonukleinske kiseline su preživjele kao posrednici između DNA i proteina, obavljajući mnoge različite funkcije:

pohranjuju podatke o redoslijedu aminokiselina u proteinima, prenose aminokiseline na mjesta sinteze peptidnih veza i sudjeluju u regulaciji stupnja aktivnosti pojedinih gena.

U ovom trenutku znanstvenici nemaju nedvojbene dokaze da je takva sinteza RNK kao rezultat nasumičnih kombinacija aminokiselina moguća, iako postoje neki dokazi za ovu teoriju: na primjer, 1975. godine znanstvenici Manfred Samper i Rudiger Lewis pokazali su da, pod određenim uvjetima, RNA može spontano nastati u mješavini koja sadrži samo nukleotide i replikazu, a 2009. istraživači sa Sveučilišta u Manchesteru dokazali su da se uridin i citidin, sastavni dijelovi ribonukleinske kiseline, mogu sintetizirati u uvjetima rane Zemlje. . Međutim, neki istraživači nastavljaju kritizirati "Hipotezu o svijetu RNA" zbog iznimno niske vjerojatnosti spontanog stvaranja ribonukleinske kiseline s katalitičkim svojstvima.

Znanstvenici Richard Wolfenden i Charles Carter sa Sveučilišta Sjeverne Karoline predložili su svoju verziju nastanka života iz primarnog "građevnog materijala". Oni vjeruju da su aminokiseline, nastale iz skupa kemijskih elemenata koji su postojali na Zemlji, postale osnova za stvaranje ne ribonukleinskih kiselina, već drugih, više jednostavne tvari- proteinski enzimi koji su omogućili pojavu RNK. Istraživači su svoja otkrića objavili u časopisu PNAS .

Richard Wolfenden analizirao je fizikalna svojstva 20 aminokiselina i došao do zaključka da aminokiseline mogu samostalno osigurati proces formiranja strukture cjelovitog proteina. Ti su proteini pak bili enzimi – molekule koje ubrzavaju kemijske reakcije u tijelu. Charles Carter nastavio je rad svog kolege pokazujući, koristeći enzim nazvan aminoacil-tRNA sintetaza, ogromnu važnost koju enzimi mogu imati u daljnjem razvoju temelja života: ovi

proteinske molekule sposobne su prepoznati transportne ribonukleinske kiseline, osiguravajući njihovu korespondenciju s dijelovima genetskog koda i time organizirati ispravan prijenos genetskih informacija sljedećim generacijama.

Prema autorima studije, uspjeli su pronaći samu "kariku koja nedostaje", koja je bila međukorak između formiranja aminokiselina iz primarnih kemijskih elemenata i savijanja složenih ribonukleinskih kiselina iz njih. Proces nastajanja proteinskih molekula prilično je jednostavan u usporedbi s nastankom RNA, a njegovu realističnost dokazao je Wolfenden na primjeru proučavanja 20 aminokiselina.

Zaključci znanstvenika daju odgovor na još jedno pitanje koje već dugo zabrinjava istraživače, a to je: kada je nastala “podjela rada” između proteina i nukleinske kiseline koji uključuju DNA i RNA. Ako je teorija Wolfendena i Cartera točna, onda sa sigurnošću možemo reći da su proteini i nukleinske kiseline među sobom "podijelili" glavne funkcije u zoru života, točnije prije otprilike 4 milijarde godina.

Znanost još uvijek ne može reći ni približno, čak ni s pogreškom od milijuna godina. Jedino je neosporno da se živa tvar mijenjala tijekom stotina milijuna godina života Zemlje, ovisno o uvjetima okoliša, uvjetima za postojanje organizama.

Razvoj biljnih i životinjskih organizama

Uspoređujući biljni i životinjski organizmi, u njima se mogu pronaći duboke razlike. Ako pak prijeđemo s viših oblika na niže, s više organiziranih na manje organizirane, te se razlike postupno izglađuju. Najjednostavniji predstavnici životinja i biljaka toliko su blizu jedni drugima da je njihova podjela uvjetna i ovdje nije moguće uspostaviti oštru granicu. Ovo dovoljno govori o tome jedinstvo života. Život se postupno razvijao i poboljšavao. Kao rezultat stalnih promjena, pojavili su se novi biljni i životinjski organizmi koji su bolje prilagođeni novoj sredini. Poznato nam povrće i životinjski svijet- samo jedna od faza tog grandioznog procesa razvoja života, koji je započeo vrlo davno.

Povijest nastanka života na Zemlji u slojevima zemljine kore

O Zemljinoj prošlosti govoriti rječito slojevi zemljine kore sa sačuvanim ostacima raznih organizama u njima, stijenama koje čine slojeve, njihovim položajem i drugim značajkama, (detaljnije:). Ti su slojevi poput stranica posebne knjige, fascinantne knjige o životu Zemlje. Samo treba znati čitati njegove trošne, ponekad i previše razbacane stranice. Slojevi Zemlje. U dubokoj provaliji ili na obali rijeke mogu se pronaći školjke neobičnog izgleda i oblika, otisci biljaka i životinja na kamenu, kamenje koje liči na saće ili male ovnujske rogove, kao i kamene cijevi zašiljene na jedan strane, različite veličine i debljine. . Donekle podsjećaju na ulomke kamenih prstiju. Zbog te sličnosti kolokvijalno ih nazivaju "prokleti prsti".
Prokleti prst. Možda ćete također imati dovoljno sreće da pronađete zube neobičnog oblika, kosti, pa čak i cijele kosture, otiske, ponekad goleme, dosad neviđenih životinja.
arheološki nalazi. Stijene koje čine slojeve zemljine kore nisu ništa manje izvanredne od onih fosilnih ostataka organizama koji se u njima nalaze. Na nekim mjestima pažnju privlače plave, crvene i crne gline, na drugim crni, crveni i zeleni pješčenjaci, bijeli i zeleni pijesci, vapnenci, ponekad prepuni ostataka raznih organizama.
Vapnenac je ispunjen ostacima raznih organizama. Istraživači prirode odavno su primijetili da se u različitim slojevima nalaze ostaci raznih organizama. U nekim slojevima, na primjer, u blizini Sankt Peterburga, upada u oči obilje malih pljosnatih školjki - "obolusa", veličine otprilike kovanice od dvije kopejke ("obolos" je na grčkom mali adut za pregovaranje - obol), u drugi slojevi, na primjer, u blizini Moskve, postoji obilje "prokletih prstiju".
Obilje "prokletih prstiju" u slojevima. Stoga je izveden zaključak da su ti slojevi formirani u različitim geološkim vremenima, kada su ti organizmi dobili značajnu distribuciju u morskim rezervoarima. Obolus je nastanjivao drevno Silursko more, koje je nastalo, kako geolozi utvrđuju, prije otprilike 360 ​​milijuna godina i postojalo 40 milijuna godina. Ovo more zauzimalo je ogromno područje u rasponu od istočne granice Zapadna Europa do Aralskog jezera na istoku i otprilike od geografske širine grada Tule na sjeveru do Kavkaskih planina na jugu. Moderna mora, poput Crnog mora, također izbacuju ogromne mase svih vrsta školjaka. Na "zlatnoj" plaži u Evpatoriji oduševit će vas obilje školjki. Domaći majstori njime vješto ukrašavaju svoje nepretenciozne suvenire - kutije, okvire za fotografije i razne drangulije. Zajedno s umjetnička namjenaškoljka se dobro koristi umjesto balastnog pijeska za željezničke tračnice. Debljine crnomorske školjke poslužile su kao polazni materijal za stvaranje slojeva školjkaša - izvrsnog građevinskog materijala koji se lako prerađuje.
Školjke su izvrstan građevinski materijal. “Vražjeg prsta” ima najmanje zanimljiva priča. Ovdje se đavo sjeća samo iz neznanja: ovo nije ništa više od fragmenata unutarnje ljuske drevnog mekušca glavonožaca belemnita koji je živio u dalekoj eri mezozoika, prije otprilike 185 milijuna godina. Ime životinje dolazi od starogrčke riječi "belemnon" - strelica, čiji je vrh općenito izgledao kao "đavolji prst".

Potomci Belemnita

Nekoliko potomaka belemnita - sipa i divovskih čudovišta - hobotnica ili hobotnica, nalaze se u modernim morima, hladnim i toplim, kako u blizini obale, tako i na velikim dubinama (do 3500 metara). Većina glavonožaca su grabežljivci; ponekad dosežu 17 metara, od čega 6 metara pada na tijelo životinje, ostatak - na ticala - "noge", do deset u broju.
Divovska hobotnica. Glavonošci plivaju na poseban način: snažnom kontrakcijom mišića svoga tijela iz usta izbacuju mlaz vode. Od ovog guranja, životinja juri brzo, poput torpeda. Možda mislite da pluta unatrag. U slučaju opasnosti, neki glavonošci ispuštaju sadržaj posebne vrećice s tintom i postaju nevidljivi neprijatelju iza blatnjavog vela. Poznata kineska tinta i smeđa sepia boja napravljene su od sadržaja vrećice s tintom. Mnogi glavonošci, osobito sipe, jedu se (u Kini) i svježi i sušeni. Sam "đavolji prst" bio je u repu životinje i omogućio je grabežljivcu brzinu kretanja.

drevna mora

Drevni glavonošci pronađeni su u izobilju u Kredno more, koji je u prvoj polovici razdoblja krede preplavio široki pojas duž lanca Urala, zalazeći u duboki zaljev na zapadu do meridijana Tver-Kaluga, au drugoj polovici zauzimao je gotovo cijelu južnu polovicu europskog dijela Rusije do južnih granica s Turskom i Iranom. U ovom južnom području Krednog mora, Glavni kavkaski lanac već je identificiran kao stjenoviti otok.

Proučavanje formiranja Zemljinih slojeva

Ako u slojeva zemlje međusobno udaljena područja, na primjer, u blizini Moskve i u blizini Uljanovska, nalaze se u izobilju "đavolji prsti" ili bilo koji drugi identični organski ostaci - to uvjerljivo sugerira da su ti slojevi nastali u isto geološko vrijeme, inače - u istom geološkom razdoblje, epoha, stoljeće itd.

Proučavanje slojeva zemljine kore u kvartarnom razdoblju

Zanimljiv materijal može nam dati proučavanje slojeva zemljine kore, formiranih tijekom nama najbližih milijun godina. Ovo geološko razdoblje, koje traje do danas, naziva se kvartarno razdoblje. U najvišim slojevima Donje i Srednje Volge, na primjer, u Astrahanskoj, Volgogradskoj, Saratovskoj i Kujbiševskoj oblasti, posebno u Trans-Volgi, nalaze se školjke slične onima koje još uvijek žive u Kaspijskom jezeru.
Fosil drevne školjke. Na temelju nalaza ovih školjki bilo je moguće utvrditi granice nekadašnjeg golemog Aralsko-Kaspijsko more. Volgograd i Saratov sada se nalaze na njegovoj korijenskoj obali. Istraživači čak mogu točno utvrditi da je sjeverni uski zaljev mora tekao duž visoke desne obale Kame daleko na sjeveroistok. Ovakvo je more bilo prije otprilike 100 tisuća godina, kada je većina europskog teritorija Rusije bila pod pokrovom velike glacijacije, a debljina leda dosezala je, kako vjeruju geolozi, i do dva kilometra. U dubljim slojevima, u Povolžju, nalaze se kosti bikova, bizona, divljih konja, ogromnih deva, mamuta, golemog jelena, dlakava nosoroga, špiljskog lava i drugih danas izumrlih životinja. Što dublje prodiremo u slojeve, to će se češće nalaziti kosti životinja koje se sve više razlikuju od suvremenih predstavnika životinjskog svijeta.
Fosilizirani ostaci životinja. Proučavajući okamenjene ostatke života prošlih razdoblja, geolozi kao da okreću kamene stranice velike knjige prirode. No, često ne daje iscrpan odgovor: mnoge stranice nedostaju, jer nisu svi organizmi koji su postojali u prošlim epohama života našeg planeta utisnuli svoj trag na kamenu.
Otisak kamenog crva. Od dugog lanca života, od nastanka žive tvari do savršen oblik- muškarac, sačuvani su samo pojedinačni fragmenti, nedostaju mnoge karike ovog lanca. Najstariji slojevi zemljine kore, uvelike izmijenjeni u procesu svog formiranja, ne sadrže gotovo nikakve znakove organskog života.

Nastanak fosilnih organizama

Izrazitiji tragovi organizama počinju se pojavljivati ​​u onim stijenama koje su nastale iz sedimenata drevnih rezervoara. Organizmi i njihovi kosturi zakopani u tim sedimentima postupno su se pod povoljnim uvjetima pretvarali u kamen, odnosno mineralizirali.
mineralizirani nalazi. Ih organska tvar je zamijenjen iz otopina s mineralima, na primjer ugljičnim vapnom, silicijevim dioksidom i drugim tvarima. Tako su nastale razne fosilizirane školjke, kosti, komadići drva pa čak i cijela debla.
Okamenjeno drvo. Ako od komada okamenjenog drveta izbrusimo tanku prozirnu ploču (tanju od lista papira), tzv. tanki presjek, tada ćemo pod mikroskopom jasno vidjeti unutarnja struktura prastaro drvo. Ponekad nisu sačuvane same školjke, dijelovi biljke i sl., već samo njihovi otisci, na primjer otisci listova biljke.
Otisak lišća. Postoje i odljevci koji su napravljeni od materijala koji je ispunio školjku i potom očvrsnuo. Tako se dobivaju "unutarnje jezgre", kako ih geolozi nazivaju. Oni nalikuju metalnim odljevcima u određenom obliku. Kada se sama ljuska otopi, dobiva se odljev njezinog vanjskog oblika ili "vanjske jezgre". Okoliš u kojem su ostaci životinja bili sačuvani odredio je njihovu sigurnost: u krupnozrnatim pijescima ostaci životinja su otopljeni kružećim vodama, u glinama su usitnjeni, au metamorfnim stijenama potpuno su nestali. Samo sitnozrnati muljeviti sedimenti, treset, prirodni asfalt, a posebno smola crnogoričnog drveća uvjetovali su izuzetnu očuvanost organskih ostataka. Kukci, na primjer, i cvijeće koje je prije milijun godina dospjelo u tekuću smolu drveća, sačuvali su se potpuno bez ikakvih promjena, kao da su živi. Kako se to može objasniti? Činjenica je da se smola postupno stvrdnula, okamenila, pretvarajući se u jantar - poludragi zlatni kamen, često potpuno proziran. Od jantara se izrađuju perle, nastavci za usta, broševi itd. U jantaru se često nalaze razni kukci, osobito mravi.
Mrav u jantaru. Evo što je Lomonosov napisao o ovim zanimljivostima prije otprilike 260 godina:

Hodajući hladom topole, mrav je zapeo nogom u ljepljivoj smoli. Iako je za života bio vrijedan prezira među ljudima: Nakon smrti, postali su dragocjeni u jantaru.

Nisu uvijek, osobito u starim danima, geološki nalazi dobivali ispravnu definiciju i svrhu. Bilo je i nezaboravnih zanimljivosti. U jednoj, primjerice, španjolskoj katedrali u 17. stoljeću kutnjak mamuta bio je štovan kao nedvojbeni zub sveca. Oni koji su patili od zubobolje namazali su se na Mamutov zub i općenito dobro zarađivali "svete oce". Imajte na umu da su približne dimenzije zuba mamuta: duljina korijena 12 centimetara, duljina žvačne površine 14 centimetara, a širina 7 centimetara. Svaka osoba bi trebala imati trideset i dva zuba (s cijelim nizom zuba). Kolika su bila svečeva usta, sudeći po nepobitnim podacima samog svetišta.
Iskopine drevnih životinja. Valja napomenuti da su legende o divovima, dvadeset puta većim od čovjeka, pronađene iu drevnim, “znanstvenim” raspravama tog vremena. Bilo je još težih slučajeva s geološkim nalazima. Otisak kostura drevnog guštera prepoznat je, primjerice, uz blagoslov "učenih ljudi" prve četvrtine 18. stoljeća, za kostur čovjeka koji se utopio za vrijeme "Potopa". Magla misterije postupno se smanjivala od raznih čudesnih nalaza, a krajem istog 18. stoljeća znanstvenici koji su pažljivo proučavali strukturu životinjskog organizma razotkrili su "svjedoka potopa", otkrivši u njemu nedvojbenu sličnost s gušterom. Osim fosila i otisaka, na kamenu se često nalaze i izravni tragovi drevnog života ili prirodnih fenomena. Takvi su, na primjer, tragovi udova najstarijih životinja, tragovi gmizanja crva, otisci kišnih kapi, tragovi urezanih valovima itd.
Fosilizirani otisci stopala drevnih životinja. U početku su bili utisnuti u meko tlo, a zatim su postupno otvrdnuli i okamenjeni.

Teško je pronaći osobu koja se ne bi zapitala kako je nastao život na Zemlji. Postoji mnogo ideja o ovoj temi, od Biblije i Darwina do moderne teorije evolucije koja se neprestano mijenja u skladu s najnovijim otkrićima znanstvenika.

Naravno, svi su čuli za dinosaure, vidjeli ih u filmovima i muzejima, a malo tko osporava njihovo povijesno postojanje.

Iako do 1842. čovječanstvo nije ni shvaćalo da kosti divovskih životinja pronađene na različitim mjestima na planeti pripadaju istoj vrsti, nazivajući ih "zmajevima" ili pripisujući ostatke titanima koji su se borili u Trojanskom ratu. Bio je potreban uvid znanstvenika koji su usporedili podatke i dali ime čudnim ostacima: dinosauri. I danas savršeno dobro znamo kako su izgledali ti ogromni gušteri, izumrli prije milijune godina, opisali mnoge svoje vrste, a svako dijete zna tko su oni.

Činjenica da su se ovi divovski gmazovi pojavili na Zemlji prije 225-250 milijuna godina i potpuno izumrli oko 66 milijuna godina prije naše ere ne šokira većinu običnih ljudi koji nisu zainteresirani za detalje znanosti. Naravno, prisjećamo se i krokodila srodnih dinosaurima, koji su kao vrsta nastali prije 83 milijuna godina i uspjeli su preživjeti od pamtivijeka. Ali sve ove brojke rijetko su povezane u našim umovima na ljestvici.

Koliko je staro čovječanstvo?

Malo ljudi zna starost moderne vrste Homo sapiens, što znači Homo sapiens, za kojeg znanstvenici procjenjuju da je star samo 200 tisuća godina. Odnosno, starost čovječanstva kao vrste je 1250 puta manja od starosti klase gmazova, kojoj su pripadali dinosauri.

Potrebno je uklopiti u svijest i posložiti ove podatke ako želimo shvatiti kako se izvorno pojavio život na našem planetu. A odakle su došli sami ljudi koji danas pokušavaju razumjeti ovaj život?

Danas su tajni materijali znanstvenika postali javni. Šokantna priča o eksperimentima posljednjih godina koji su iznova napisali teoriju evolucije i rasvijetlili kako je život nastao na našem planetu digla je u zrak dugogodišnje dogme. Tajne genetike, obično dostupne samo uskom krugu "posvećenika", dale su nedvosmislen odgovor na Darwinovu pretpostavku.

Um Homo Sapiensa (razumnog čovjeka) star je samo 200 tisuća godina. A naš planet ima 4,5 milijarde!

Tajni materijali

Prije samo nekoliko stoljeća moglo se očekivati ​​da će takve ideje biti pogubljene na lomači. Giordano Bruno je spaljen zbog hereze prije nešto više od 400 godina, u veljači 1600. Ali danas je podzemno istraživanje hrabrih pionira postalo javno poznato.

I prije 50 godina neuki očevi često su odgajali tuđu djecu, čak ni sama majka nije uvijek znala istinu. Danas je utvrđivanje očinstva obična analiza. Svatko od nas može se naručiti na DNK test i saznati tko su mu bili preci, čija krv teče njegovim venama. Trag generacija zauvijek je utisnut u genetski kod.

Upravo u tom kodu sadržan je odgovor na goruće pitanje koje zaokuplja umove čovječanstva: kako je nastao život?

Tajni materijali znanstvenika otkrivaju povijest želje da se pronađe jedini pravi odgovor. Ovo je priča o upornosti, ustrajnosti i nevjerojatnoj kreativnosti, koja pokriva najveća otkrića moderne znanosti.

U svojoj potrazi da shvate kako je život nastao, ljudi su istraživali najudaljenije kutke planeta. Tijekom tih potraga, neki su znanstvenici za svoje pokuse dobili žig "đavola", dok su ih drugi morali provoditi pod lupom totalitarnog režima.

Kako je nastao život na zemlji?

Možda je ovo najteže od svih postojećih pitanja. Tisućama godina velika većina ljudi to je objašnjavala jednom tezom – “život su stvorili bogovi”. Druga su objašnjenja bila jednostavno nezamisliva. Ali s vremenom se situacija promijenila. Tijekom prošlog stoljeća znanstvenici su pokušavali dokučiti kako je točno nastao prvi život na planetu, piše Michael Marshall za BBC.

Većina modernih znanstvenika koji proučavaju podrijetlo života uvjereni su da se kreću u pravom smjeru - a tekući eksperimenti samo učvršćuju njihovo povjerenje. Newtonova otkrića iz genetike prepravljaju knjigu znanja od prve do posljednje stranice.

• Ne tako davno znanstvenici su otkrili najstarijeg ljudskog pretka koji je živio na planetu prije oko 540 milijuna godina. Upravo iz te "zubate vrećice" potječu svi kralješnjaci, kažu istraživači. Veličina zajedničkog pretka bila je samo milimetar.
• Moderni istraživači čak su uspjeli stvoriti prvi polusintetski organizam s temeljnim promjenama u DNK. Već smo vrlo blizu sinteze novih proteina, odnosno potpuno umjetnog života. U samo nekoliko stoljeća čovječanstvo je uspjelo ovladati stvaranjem nove vrste živih organizama.
• Ne samo da stvaramo nove organizme, već i pouzdano uređujemo postojeće. Znanstvenici su čak stvorili "softver" koji im omogućuje uređivanje DNK lanca pomoću staničnih alata. Usput, samo 1% DNK nosi genetsku informaciju, kažu istraživači. Čemu služi ostalih 99%?
• DNK je toliko svestran da može pohraniti informacije poput tvrdog diska. Već su snimili film o DNK i bez problema uspjeli skinuti podatke natrag, kao što su prije preuzimali datoteke s diskete.

Smatrajte se obrazovanim i modernog čovjeka? Onda jednostavno moraš znati.

Iako otkriće DNK datira iz 1869. godine, tek je 1986. ovo znanje prvi put korišteno u forenzičkoj znanosti.

Evo priče o nastanku života na Zemlji

Život je star. Dinosauri su možda najpoznatiji od svih izumrlih bića, no pojavili su se tek prije 250 milijuna godina. Prvi život na planetu nastao je mnogo ranije.

Procjenjuje se da su najstariji fosili stari oko 3,5 milijardi godina. Drugim riječima, oni su 14 puta stariji od prvih dinosaura!

Međutim, to nije granica. Primjerice, u kolovozu 2016. pronađene su fosilne bakterije stare 3,7 milijardi godina. Ovo je 15 tisuća puta starije od dinosaura!

Sama Zemlja nije puno starija od ovih bakterija – naš je planet konačno formiran prije otprilike 4,5 milijardi godina. Odnosno, prvi život na Zemlji nastao je prilično "brzo", nakon nekih 800 milijuna godina na planetu su postojale bakterije - živi organizmi koji su, prema znanstvenicima, uspjeli postati složeniji tijekom vremena i dovesti do jednostavnih organizama u oceanu na prvo, a na kraju završava, i sam ljudski rod.

Nedavno izvješće iz Kanade potvrđuje ovaj podatak: starost najstarije bakterije procjenjuje se na 3.770 do 4.300 milijardi godina. Odnosno, život na našem planetu, vrlo je moguće, nastao je “nekih” 200 milijuna godina nakon njegovog nastanka. Pronađeni mikroorganizmi živjeli su na željezu. Njihovi ostaci pronađeni su u kvarcnim stijenama.

Pod pretpostavkom da je život nastao na Zemlji – što zvuči razumno s obzirom na to drugo svemirska tijela još nismo pronašli, niti na drugim planetima, niti na fragmentima meteorita donesenim iz svemira, onda se to trebalo dogoditi u tom vremenskom intervalu koji pokriva milijardu godina između trenutka kada je planet konačno formiran i datuma pojave oni pronađeni u fosilima našeg vremena.

Dakle, suzivši vremensko razdoblje koje nas zanima, na temelju novijih istraživanja možemo pretpostaviti kakav je točno bio prvi život na Zemlji.

Znanstvenici su rekreirali izgled prapovijesnih divova iz kostura pronađenih tijekom iskapanja.

Svaki živi organizam sastoji se od stanica (pa tako i vi)

Još u 19. stoljeću biolozi su ustanovili da se svi živi organizmi sastoje od "stanica" - sićušnih nakupina organske tvari različitih oblika i veličina.

Stanice su prvi put otkrivene još u 17. stoljeću - istodobno s izumom relativno snažnih mikroskopa, ali tek stoljeće i pol kasnije znanstvenici su došli do istog zaključka: stanice su osnova svega života na planetu.

Naravno, izvana, osoba ne izgleda ni kao riba ni kao dinosauri, ali samo pogledajte kroz mikroskop kako biste bili sigurni da se ljudi sastoje od gotovo istih stanica kao i predstavnici životinjskog svijeta. Štoviše, iste stanice nalaze se u podlozi biljaka i gljiva.

Svi organizmi se sastoje od stanica, uključujući i vas.

Najbrojniji oblik života su jednostanične bakterije

Do danas se najbrojniji oblici života sa sigurnošću mogu nazvati mikroorganizmima, od kojih se svaki sastoji od samo jedne stanice.

Najpoznatija vrsta takvog života su bakterije koje žive bilo gdje u svijetu.

U travnju 2016. znanstvenici su predstavili ažuriranu verziju "drveta života": neku vrstu obiteljsko stablo za svaku vrstu živog organizma. Veliku većinu "grana" ovog stabla zauzimaju bakterije. Štoviše, oblik stabla sugerira da je predak svega života na Zemlji bila bakterija. Drugim riječima, sva raznolikost živih organizama (uključujući i vas) dolazi od jedne bakterije.

Tako možemo točnije pristupiti pitanju podrijetla života. Da bi se ponovno stvorila ta prva stanica, potrebno je što je točnije moguće ponovno stvoriti uvjete koji su prevladavali na planetu prije više od 3,5 milijarde godina.

Pa koliko je teško?

Jednostanične bakterije najčešći su oblik života na Zemlji.

Početak eksperimenata

Stoljećima je pitanje "kako je život započeo?" gotovo nikada ne uzimaju ozbiljno. Uostalom, kao što smo se već sjetili na samom početku, odgovor je bio poznat: život je stvorio Stvoritelj.

Sve do 19. stoljeća većina ljudi vjerovala je u "vitalizam". Ovo učenje temelji se na ideji da su sva živa bića obdarena posebnom, nadnaravnom moći koja ih razlikuje od neživih objekata.

Ideje vitalizma često su odražavale religijske postulate. Biblija kaže da je Bog uz pomoć "daha života" oživio prve ljude, a da je besmrtna duša jedna od manifestacija vitalizma.

Ali postoji jedan problem. Ideje vitalizma su u osnovi pogrešne.

Do početka 19. stoljeća znanstvenici su otkrili nekoliko tvari koje su se nalazile isključivo u živim bićima. Jedna od tih tvari bila je urea, koja se nalazi u mokraći, a bilo ju je moguće dobiti 1799. godine.

Ovo otkriće, međutim, nije proturječilo konceptu vitalizma. Urea se pojavila samo u živim organizmima, pa su možda bili obdareni posebnom vitalnošću koja ih je činila jedinstvenima.

Smrt vitalizma

No 1828. njemački kemičar Friedrich Wöhler uspio je sintetizirati ureu iz anorganskog spoja, amonijevog cijanata, koji nije imao nikakve veze sa živim bićima. Drugi su znanstvenici uspjeli ponoviti njegov eksperiment, a ubrzo je postalo jasno da se svi organski spojevi mogu dobiti iz jednostavnijih – anorganskih.

To je označilo kraj vitalizma kao znanstvenog koncepta.

Ali ljudima je bilo prilično teško riješiti se svojih uvjerenja. Činjenica da zapravo nema ničeg posebnog u organskim spojevima koji su svojstveni samo živim bićima, mnogima je kao da je lišila život elementa magije, pretvarajući ljude od božanskih stvorenja gotovo u strojeve. Naravno, to je bilo u velikoj suprotnosti s Biblijom.

Čak su se i neki znanstvenici nastavili boriti za vitalizam. Godine 1913. engleski biokemičar Benjamin Moore gorljivo je promovirao svoju teoriju o "biotičkoj energiji", koja je u biti bila isti vitalizam, ali s drugim pokrićem. Ideja vitalizma je našla prilično jake korijene u ljudska duša na emocionalnoj razini.

Danas se njegovi odrazi mogu pronaći na najneočekivanijim mjestima. Uzmimo, na primjer, brojne znanstvenofantastične priče u kojima se "životna energija" lika može obnoviti ili iscrpiti. Razmislite o "energiji regeneracije" koju koristi rasa Gospodar vremena iz Doktora Whoa. Ova bi se energija mogla obnoviti kad bi došao kraj. Iako ideja izgleda futuristički, ona je zapravo odraz staromodnih teorija.

Tako su nakon 1828. godine znanstvenici konačno imali dobar razlog da potraže novo objašnjenje za podrijetlo života, ovaj put odbacujući nagađanja o božanskoj intervenciji.

Ali nisu počeli tražiti. Čini se da se tema istraživanja nametnula sama od sebe, ali zapravo se nekoliko desetljeća nije pristupalo misteriju podrijetla života. Možda su svi još bili previše privrženi vitalizmu da bi krenuli dalje.

Kemičar Friedrich Wöhler uspio je sintetizirati ureu - organski spoj - iz anorganskih tvari.

Darwin i teorija evolucije

Veliki napredak u biološkim istraživanjima u 19. stoljeću bila je teorija evolucije koju je razvio Charles Darwin, a nastavili drugi znanstvenici.

Darwinova teorija, iznesena u O podrijetlu vrsta 1859. godine, objasnila je kako je cjelokupna raznolikost životinjskog svijeta nastala od jednog jedinog pretka.

Darwin je tvrdio da Bog nije stvorio svaku vrstu živih bića posebno, već sve te vrste potječu od primitivnog organizma koji se pojavio prije milijune godina, a koji se naziva i posljednji univerzalni zajednički predak.

Ideja se pokazala vrlo kontroverznom, opet zato što je pobijala biblijske postavke. Darwinova teorija bila je izložena žestokoj kritici, posebice od strane uvrijeđenih kršćana.

Ali teorija evolucije nije rekla ni riječ o tome kako se pojavio prvi organizam.

Kako se pojavio prvi život?

Darwin je razumio da je to temeljno pitanje, ali (možda ne želeći ulaziti u još jedan sukob sa svećenstvom) dotaknuo ga se samo u pismu iz 1871. godine. Emotivni ton pisma pokazao je da je znanstvenik bio svjestan svog dubokog značenja ovo pitanje:

“... Ali ako sada [ah, kako veliko ako!] u nekom toplom vodenom tijelu, koje sadrži sve potrebne amonijeve i fosforne soli i dostupno svjetlu, toplini, elektricitetu itd., kemijski je formiran protein, sposoban za daljnje sve složenije transformacije ... "

Drugim riječima: zamislite malo tijelo vode ispunjeno jednostavnim organskim spojevima i pod suncem. Neke od veza mogu početi djelovati stvarajući više složene tvari, poput proteina, koji će zauzvrat također komunicirati i razvijati se.

Ideja je bila prilično površna. No, svejedno, to je bila osnova prvih hipoteza o podrijetlu života.

Darwin nije samo stvorio teoriju evolucije, već je također sugerirao da je život nastao u toploj vodi, zasićenoj potrebnim anorganskim spojevima.

Revolucionarne ideje Aleksandra Oparina

A prvi koraci u tom smjeru nisu poduzeti uopće tamo gdje biste očekivali. Možda mislite da je takvo istraživanje, koje podrazumijeva slobodu mišljenja, trebalo provesti u Velikoj Britaniji ili SAD-u, na primjer. No zapravo, prve hipoteze o podrijetlu života iznio je u zavičajnim prostranstvima staljinističkog SSSR-a znanstvenik čije ime vjerojatno nikada niste čuli.

Poznato je da je Staljin zatvorio mnoge studije na polju genetike. Umjesto toga, promovirao je ideje agronoma Trofima Lysenka, za koje je smatrao da više odgovaraju komunističkoj ideologiji. Znanstvenici koji su provodili istraživanja na području genetike bili su dužni javno podržati Lysenkove ideje, inače su riskirali da završe u logorima.

Biokemičar Aleksandar Ivanovič Oparin je u takvoj napetoj atmosferi morao provoditi svoje eksperimente. To je bilo moguće jer se pokazao pouzdanim komunistom: podržavao je Lysenkove ideje i čak dobio orden Lenjina, najčasniju nagradu od svih koja su tada postojala.

Sovjetski biokemičar Alexander Oparin sugerirao je da su prvi živi organizmi nastali kao koacervati.

Nova teorija o nastanku prvog života na zemlji

Oparin je opisao kakva je Zemlja bila prvih dana nakon svog nastanka. Planet je imao žarko vruću površinu i privlačio je male meteorite. Uokolo je bilo samo napola rastaljeno kamenje koje je sadržavalo ogroman raspon kemikalija, od kojih su se mnoge temeljile na ugljiku.

Na kraju se Zemlja dovoljno ohladila da su se pare po prvi put pretvorile u tekuću vodu, stvarajući tako prvu kišu. Nakon nekog vremena na planeti su se pojavili vrući oceani, koji su bili bogati kemikalijama na bazi ugljika. Daljnji događaji mogli bi se razvijati prema dva scenarija.

Prvi je podrazumijevao međudjelovanje tvari, u kojem bi se pojavili složeniji spojevi. Oparin je sugerirao da su šećer i aminokiseline važne za žive organizme mogli nastati u vodenom bazenu planeta.

U drugom scenariju, neke su tvari nakon interakcije počele stvarati mikroskopske strukture. Kao što znate, mnogi organski spojevi se ne otapaju u vodi: na primjer, ulje stvara sloj na površini vode. Ali neke tvari, kada su u dodiru s vodom, formiraju kuglaste kuglice, ili "koacervate", do 0,01 cm (ili 0,004 inča) u promjeru.

Promatranjem koacervata pod mikroskopom uočava se njihova sličnost sa živim stanicama. Rastu, mijenjaju oblik i ponekad se dijele na dva dijela. Oni također stupaju u interakciju s okolnim spojevima tako da se druge tvari mogu koncentrirati unutar njih. Oparin je predložio da su koacervati preci modernih stanica.

Prva životna teorija Johna Haldanea

Pet godina kasnije, 1929., engleski biolog John Burdon Sanderson Haldane samostalno je iznio svoju teoriju sa sličnim idejama, koja je objavljena u časopisu Rationalist Annual.

Do tog vremena Haldane je već dao ogroman doprinos razvoju teorije evolucije, pridonoseći integraciji Darwinovih ideja u znanost genetike.

I bio je vrlo nezaboravna osoba. Jednom je tijekom eksperimenta u dekompresijskoj komori doživio puknuće bubnjića, o čemu je kasnije napisao sljedeće: “Opna već zacjeljuje, a ako i ostane rupa na njoj, tada će, unatoč gluhoći, biti moguće promišljeno otpustiti kolutove duhanskog dima odatle, što smatram važnim postignućem."

Poput Oparina, Haldane je sugerirao točno kako bi organski spojevi mogli djelovati u vodi: "(ranije) prvi oceani postigli su konzistenciju vruće juhe." Time su stvoreni uvjeti za pojavu "prvih živih ili poluživih organizama". Pod istim uvjetima, najjednostavniji organizmi bi mogli biti unutar "uljnog filma".

John Haldane, neovisno o Oparinu, iznio je slične ideje o podrijetlu prvih organizama.

Oparin-Haldaneova hipoteza

Dakle, prvi biolozi koji su iznijeli ovu teoriju bili su Oparin i Haldane. Ali ideja da Bog ili čak neka apstraktna "životna sila" nisu sudjelovali u formiranju živih organizama bila je radikalna. Poput Darwinove teorije evolucije, ova je misao bila pljuska za kršćanstvo.

Vlasti SSSR-a bile su potpuno zadovoljne ovom činjenicom. Pod sovjetskim režimom u zemlji je vladao ateizam, a vlasti su radosno podržavale materijalistička objašnjenja tako složenih pojava kao što je život. Haldane je inače bio i ateist i komunist.

“Tada se na tu ideju gledalo isključivo kroz prizmu vlastitih uvjerenja: religiozni su je ljudi doživljavali neprijateljski, za razliku od pristaša komunističkih ideja”, kaže Armen Mulkidzhanyan, stručnjak za podrijetlo života sa Sveučilišta u Osnabrücku u Njemačkoj. . “U Sovjetskom Savezu ta je ideja prihvaćena s radošću, jer im Bog nije trebao. A na Zapadu su ga dijelili svi isti pristaše ljevičarskih pogleda, komunisti itd.”

Koncept da je život nastao u "primordijalnoj juhi" organskih spojeva naziva se hipoteza Oparin-Haldane. Izgledala je dovoljno uvjerljivo, ali postojao je jedan problem. U to vrijeme nije postojao niti jedan praktični eksperiment koji bi dokazao istinitost ove hipoteze.

Takvi eksperimenti počeli su tek nakon gotovo četvrt stoljeća.

Prvi eksperimenti za stvaranje života "u epruveti"

Harold Urey, poznati znanstvenik koji je već dobio Nobelovu nagradu za kemiju 1934. godine i čak sudjelovao u stvaranju atomske bombe, zainteresirao se za pitanje podrijetla života.

Tijekom Drugog svjetskog rata, Urey je sudjelovao u projektu Manhattan, prikupljajući nestabilni uran-235 potreban za jezgru bombe. Nakon završetka rata, Urey je zagovarao civilnu kontrolu nuklearne tehnologije.

Urey se zainteresirao za kemijske pojave koje se događaju u otvoreni prostor. A najveći interes za njega su bili procesi koji su se odvijali tijekom formiranja Sunčevog sustava. U jednom od svojih predavanja istaknuo je kako u ranim danima najvjerojatnije nije bilo kisika na Zemlji. A ti su uvjeti bili idealni za nastanak "primordijalne juhe" o kojoj su govorili Oparin i Haldane, budući da su neke od potrebnih tvari bile toliko slabe da bi se otopile u dodiru s kisikom.

Predavanju je nazočio doktorand po imenu Stanley Miller, koji se obratio Ureyu s prijedlogom da provede eksperiment temeljen na ovoj ideji. Yuuri je isprva bio skeptičan, no Miller ga je kasnije uspio nagovoriti.

Godine 1952. Miller je proveo najpoznatiji eksperiment ikad kako bi objasnio podrijetlo života na Zemlji.

Eksperiment Stanleya Millera postao je najpoznatiji u povijesti proučavanja podrijetla živih organizama na našem planetu.

Najpoznatiji eksperiment o nastanku života na Zemlji

Pripreme nisu dugo trajale. Miller je povezao niz staklenih boca koje su kružile 4 tvari koje su navodno postojale na ranoj Zemlji: kipuća voda, vodik, amonijak i metan. Plinovi su bili podvrgnuti sustavnom pražnjenju iskri - to je bila simulacija udara munje, koji su bili uobičajena pojava na ranoj Zemlji.

Miller je otkrio da je "voda u tikvici postala vidljivo ružičasta nakon prvog dana, a nakon prvog tjedna otopina je postala mutna i tamno crvena". Došlo je do formiranja novih kemijski spojevi.

Kada je Miller analizirao sastav otopine, otkrio je da sadrži dvije aminokiseline: glicin i alanin. Kao što znate, aminokiseline se često opisuju kao gradivni blokovi života. Ove aminokiseline se koriste u formiranju proteina koji kontroliraju većinu biokemijski procesi u našem tijelu. Miller je doslovno od nule stvorio dvije najvažnije komponente živog organizma.

Godine 1953. rezultati eksperimenta objavljeni su u prestižnom časopisu Science. Yuuri je, na častan način, iako nesvojstven za znanstvenika njegovog doba, uklonio svoje ime iz naslova, ostavljajući svu slavu Milleru. Unatoč tome, studija se obično naziva "Miller-Ureyjev eksperiment".

Značenje Miller-Ureyeva eksperimenta

"Vrijednost Miller-Ureyeva eksperimenta je u tome što pokazuje da se čak i u jednostavnoj atmosferi mogu formirati mnoge biološke molekule", kaže John Sutherland, znanstvenik iz Laboratorija za molekularnu biologiju u Cambridgeu.

Nisu svi detalji eksperimenta bili točni, kako se kasnije pokazalo. Zapravo, istraživanje je pokazalo da je u ranoj Zemljinoj atmosferi bilo i drugih plinova. Ali to ne umanjuje značaj eksperimenta.

"Bio je to značajan eksperiment koji je zaokupio maštu mnogih i zato se spominje do danas", kaže Sutherland.

U svjetlu Millerova eksperimenta, mnogi su znanstvenici počeli tražiti načine za stvaranje jednostavnih bioloških molekula od nule. Činilo se da je odgovor na pitanje “Kako je nastao život na Zemlji?” vrlo blizu.

Ali onda se pokazalo da je život mnogo kompliciraniji nego što možete zamisliti. Žive stanice, kako se pokazalo, nisu samo skup kemijskih spojeva, već složeni mali mehanizmi. Odjednom je stvaranje živih stanica od nule postalo mnogo više ozbiljan problem nego što su znanstvenici očekivali.

Proučavanje gena i DNK

Do ranih 50-ih godina 20. stoljeća znanstvenici su već bili daleko od ideje da je život dar bogova.

Umjesto toga, počeli su proučavati mogućnost spontanog i prirodnog podrijetla života na ranoj Zemlji - i, zahvaljujući značajnom eksperimentu Stanleyja Millera, počeli su se pojavljivati ​​dokazi za ovu ideju.

Dok je Miller pokušavao stvoriti život od nule, drugi su znanstvenici shvaćali od čega su geni sačinjeni.

Do tog trenutka većina bioloških molekula već je bila proučena. To uključuje šećer, masti, proteine ​​i nukleinske kiseline poput "dezoksiribonukleinske kiseline" - odnosno DNK.

Danas svi znaju da DNK sadrži naše gene, no za biologe 1950-ih to je bio pravi šok.

Proteini su imali složeniju strukturu, zbog čega su znanstvenici vjerovali da su informacije o genima sadržane u njima.

Teoriju su 1952. razotkrili znanstvenici Instituta Carnegie Alfred Hershey i Martha Chase. Proučavali su jednostavne viruse, sastavljene od proteina i DNK, koji su se razmnožavali zaražavanjem drugih bakterija. Znanstvenici su otkrili da virusna DNK, a ne protein, prodire u bakterije. Iz toga je zaključeno da je DNK genetski materijal.

Otkriće Hersheya i Chasea bilo je početak utrke za proučavanje strukture DNK i načina na koji ona funkcionira.

Martha Chase i Alfred Hershey otkrili su da DNK nosi genetske informacije.

Spiralna struktura DNK jedno je od najvažnijih otkrića 20. stoljeća.

Francis Crick i James Watson sa Sveučilišta Cambridge prvi su došli do rješenja, ne bez podcijenjene pomoći svoje kolegice Rosalind Franklin. To se dogodilo godinu dana nakon eksperimenata Hersheya i Chasea.

Njihovo otkriće postalo je jedno od najvažnijih u 20. stoljeću. Ovo otkriće promijenilo je način na koji gledamo na podrijetlo života, otkrivajući nevjerojatno složenu strukturu živih stanica.

Watson i Crick otkrili su da je DNK dvostruka spirala (dvostruki vijak) koja izgleda kao zakrivljene ljestve. Svaki od dva "pola" ove ljestvice sastavljen je od molekula koje se nazivaju nukleotidi.

Ova struktura jasno pokazuje kako stanice kopiraju svoju DNK. Drugim riječima, postaje jasno kako roditelji prenose kopije svojih gena djeci.

Važno je razumjeti da se dvostruka spirala može "odvezati". Ovo će otvoriti pristup genetskom kodu, koji se sastoji od niza genetskih baza (A, T, C i G), obično sadržanih unutar "prečaka" DNK ljestvice. Svaki se pramen zatim koristi kao predložak za stvaranje kopije drugog.

Ovaj mehanizam omogućuje nasljeđivanje gena od samog početka života. Vaši vlastiti geni na kraju potječu iz drevne bakterije—a svaki od njih je prenesen pomoću istog mehanizma koji su otkrili Crick i Watson.

Po prvi put je jedna od najtajnijih tajni života otkrivena javnosti.

Struktura DNA: 2 okosnice (antiparalelni lanci) i parovi nukleotida.

DNK izazov

Kako se pokazalo, DNK ima samo jedan zadatak. Vaša DNK govori stanicama u vašem tijelu kako napraviti proteine ​​(proteine), molekule koje obavljaju mnoge važne zadatke.

Bez proteina ne biste mogli probaviti hranu, srce bi vam prestalo kucati, a disanje bi prestalo.

Ali ponovno stvaranje procesa stvaranja proteina s DNK zapravo se pokazalo kao zastrašujući zadatak. Svi koji su pokušavali objasniti nastanak života jednostavno nisu mogli shvatiti kako se nešto tako složeno moglo pojaviti i razviti samo od sebe.

Svaki protein je u biti dugačak lanac aminokiselina utkanih zajedno određenim redoslijedom. Ovaj poredak određuje trodimenzionalni oblik proteina, a time i njegovu svrhu.

Ove informacije su kodirane u nizu baza DNK. Dakle, kada stanica treba proizvesti određeni protein, ona očitava odgovarajući gen u DNK kako bi izgradila zadani niz aminokiselina.

Što je RNA?

Postoji jedno upozorenje u procesu korištenja DNK od strane stanica.

• DNK je najdragocjeniji resurs stanice. Stoga se stanice radije ne pozivaju na DNK pri svakoj radnji.
• Umjesto toga, stanice kopiraju informacije iz DNK u male molekule druge tvari tzv RNA (ribonukleinska kiselina).
• RNK je slična DNK, ali ima samo jedan lanac.

Ako povučemo analogiju između DNK i knjižnične knjige, tada će RNK ovdje izgledati kao stranica sa sažetkom knjige.

Proces pretvaranja informacija kroz lanac RNA u protein dovršava vrlo složena molekula koja se naziva ribosom.

Taj se proces događa u svakoj živoj stanici, čak iu najjednostavnijim bakterijama. Za život je jednako važan kao hrana i disanje.

Stoga svako objašnjenje nastanka života mora pokazati kako se kompleksni trio pojavio i kako je počeo djelovati, što uključuje DNA, RNA i ribosomi.

Razlika između DNA i RNA.

Sve je puno kompliciranije

Teorije Oparina i Haldanea sada su izgledale naivno i jednostavno, dok je Millerov eksperiment, koji je stvorio nekoliko aminokiselina potrebnih za stvaranje proteina, izgledao amaterski. Na dugom putu do stvaranja života, njegovo je istraživanje, koliko god bilo plodonosno, očito bilo tek prvi korak.

"DNA uzrokuje da RNA stvara proteine, a sve to u zatvorenoj vrećici kemikalija", kaže John Sutherland. “Gledaš to i zaprepašten si koliko je teško. Što možemo učiniti da pronađemo organski spoj koji će sve to učiniti u jednom potezu?"

Možda je život započeo s RNK?

Prvi koji je odgovorio na ovo pitanje bio je britanski kemičar po imenu Leslie Orgel. Bio je jedan od prvih koji je vidio model DNK koji su stvorili Crick i Watson, a kasnije je pomogao NASA-i u programu Viking, tijekom kojeg su na Mars poslani lenderi.

Orgel je namjeravao pojednostaviti zadatak. Godine 1968., uz podršku Cricka, predložio je da prve žive stanice nisu sadržavale ni proteine ​​ni DNK. Naprotiv, oni su se gotovo u potpunosti sastojali od RNK. U ovom slučaju, primarne molekule RNA morale su biti univerzalne. Na primjer, morali su napraviti svoje kopije, vjerojatno koristeći isti mehanizam uparivanja kao DNK.

Ideja da je život započeo s RNA imala je nevjerojatan utjecaj na sva buduća istraživanja. I to je postalo uzrokom žestoke rasprave u znanstvenoj zajednici, koja do danas nije jenjavala.

Pretpostavljajući da je život započeo s RNK i nekim drugim elementom, Orgel je sugerirao da se jedan od najvažnijih aspekata života - sposobnost samoreprodukcije - pojavio ranije od ostalih. Možemo reći da nije razmišljao samo o tome kako se život prvi put pojavio, nego je govorio o samoj biti života.

Mnogi su se biolozi složili s Orgelovom idejom da je "razmnožavanje bilo prvo". U Darwinovoj teoriji evolucije u prvom je planu sposobnost razmnožavanja: to je jedini način da organizam “pobijedi” u ovoj utrci – odnosno da za sobom ostavi brojnu djecu.

Leslie Orgel iznio je ideju da su prve stanice funkcionirale na temelju RNA.

Podjela na 3 tabora

Ali život karakteriziraju i druge značajke koje su jednako važne.

Najočitiji od njih je metabolizam: sposobnost apsorbiranja energije iz okoliša i njezinog korištenja za preživljavanje.

Za mnoge biologe metabolizam je odlučujuća karakteristika života, a sposobnost reprodukcije je na drugom mjestu.

Dakle, počevši od 1960-ih, znanstvenici koji se bore s misterijom podrijetla života počeli su se dijeliti u 2 tabora.

“Prvi je tvrdio da je metabolizam ispred genetike, drugi je bio suprotnog mišljenja”, objašnjava Sutherland.

Postojala je i treća skupina, koja je tvrdila da prvo mora postojati spremnik za ključne molekule koji im neće dopustiti da se raspadnu.

“Razdvajanje je moralo doći na prvo mjesto jer bi bez njega metabolizam stanica bio besmislen”, objašnjava Sutherland.

Drugim riječima, stanica je morala biti izvor života, kao što su Oparin i Haldane već naglasili nekoliko desetljeća ranije, a možda je ta stanica morala biti prekrivena jednostavnim mastima i lipidima.

Svaka od tri ideje stekla je svoje pristaše i preživjela do danas. Znanstvenici su ponekad zaboravljali na hladnokrvni profesionalizam i slijepo podržavali jednu od tri ideje.

Kao rezultat, znanstvenih skupova po ovom pitanju često su pratili skandali, a novinari koji su pratili te događaje često su čuli nepristrane komentare znanstvenika iz jednog tabora o radu svojih kolega iz druga dva.

Zahvaljujući Orgelu, ideja da je život započeo s RNK dovela je javnost korak bliže zagonetki.

A 1980-ih dogodilo se zapanjujuće otkriće koje je zapravo potvrdilo Orgelovu hipotezu.

Što je bilo prvo: kontejner, metabolizam ili genetika?

Dakle, kasnih 1960-ih, u potrazi za odgovorom na misterij podrijetla života na planetu, znanstvenici su se podijelili u 3 tabora.

1. Prvi su bili sigurni da je život započeo stvaranjem primitivnih verzija bioloških stanica.
2. Drugi je smatrao da je prvi i ključni korak metabolički sustav.
3. Drugi su se ipak usredotočili na važnost genetike i reprodukcije (replikacije).

Ovaj treći tabor pokušavao je shvatiti kako je prvi replikator mogao izgledati, imajući na umu ideju da replikator mora biti napravljen od RNK.

Mnoga lica RNA

Do 1960-ih znanstvenici su imali dovoljno razloga vjerovati da je RNA izvor svega života.

Ti su razlozi uključivali činjenicu da je RNK mogla raditi stvari koje DNK nije mogla.

Budući da je jednolančana molekula, RNK se mogla saviti u različite oblike, što nije bilo moguće s krutom dvolančanom DNK.

RNA, koja se savijala poput origamija, svojim je ponašanjem jako podsjećala na proteine. Uostalom, proteini su u biti isti dugi lanci, ali se sastoje od aminokiselina, a ne od nukleotida, što im omogućuje stvaranje složenijih struktura.

Ovo je ključ najčudesnije sposobnosti proteina. Neki proteini mogu ubrzati ili "katalizirati" kemijske reakcije. Ti se proteini nazivaju enzimi.

Na primjer, ljudska crijeva sadrže mnoge enzime koji razgrađuju složene molekule hrane u jednostavne (poput šećera) – odnosno one koje dalje koriste naše stanice. Bilo bi jednostavno nemoguće živjeti bez enzima. Na primjer, nedavna smrt polubrata korejskog vođe u malezijskoj zračnoj luci bila je posljedica činjenice da je enzim (enzim) prestao funkcionirati u njegovom tijelu, čije djelovanje potiskuje nervni reagens VX - kao rezultat, dišni sustav je paraliziran i osoba umire unutar nekoliko minuta. Enzimi su jako važni za funkcioniranje našeg tijela.

Leslie Orgel i Francis Crick iznijeli su još jednu hipotezu. Kad bi se RNK mogla savijati poput proteina, bi li mogla formirati i enzime?

Ako se pokaže da je to slučaj, tada bi RNK mogla biti izvorna—i vrlo svestrana—živa molekula, koja pohranjuje informacije (kao što to čini DNK) i katalizira reakcije, kao što to čine neki proteini.

Ideja je bila zanimljiva, ali tijekom sljedećih 10 godina, dokazi koji bi je poduprli nikada nisu pronađeni.

RNA enzimi

Thomas Check je rođen i odrastao u Iowi. Još kao dijete strast su mu bili kamenje i minerali. A već u srednjoj školi bio je redoviti gost kod tamošnjih sveučilišnih geologa, koji su mu pokazivali modele mineralnih struktura. Na kraju je postao biokemičar, fokusirajući se na proučavanje RNK.

Početkom 1980-ih, Chek i kolege sa Sveučilišta Colorado u Boulderu proučavali su jednostanični organizam nazvan Tetrahymena thermophile. Dio ovog staničnog organizma uključivao je niti RNA. Check je primijetio da se jedan od segmenata RNK ponekad odvaja od ostalih, kao da je odvojen škarama.

Kada je njegov tim eliminirao sve enzime i druge molekule koje bi mogle djelovati kao molekularne škare, RNK je i dalje nastavila izolirati ovaj segment. Istodobno je otkriven prvi RNA enzim: mali segment RNA koji se može samostalno odvojiti od velikog lanca na koji je bio vezan.

Budući da su dva RNA enzima pronađena relativno brzo, znanstvenici su nagađali da bi ih zapravo moglo biti mnogo više. Sada je sve više dokaza išlo u prilog činjenici da je život započeo s RNK.

Thomas Check pronašao je prvi RNA enzim.

Svijet RNK

Walter Gilbert prvi je dao ime ovom konceptu.

Kao fizičar koji se iznenada zainteresirao za molekularnu biologiju, Gilbert je među prvima branio teoriju o sekvencioniranju ljudskog genoma.

U članku iz 1986. u Natureu, Gilbert je sugerirao da je život započeo u takozvanom "RNK svijetu".

Prva faza evolucije, prema Gilbertu, sastojala se od "procesa u kojem su RNA molekule djelovale kao katalizatori, okupljajući se u juhu od nukleotida."

Kopiranjem i lijepljenjem različitih fragmenata RNK u zajednički lanac, molekule RNK su stvorile više korisnih lanaca na temelju postojećih. Na kraju je došao trenutak kada su naučili stvarati proteine ​​i proteinske enzime koji su se pokazali mnogo korisnijim od RNK verzija, uvelike ih istisnuvši i iznjedrivši život kakav danas vidimo.

RNA World prilično je izvrstan način stvaranja složenih živih organizama od nule.

U ovom konceptu ne treba se oslanjati na istovremeni nastanak desetaka bioloških molekula u “iskonskoj juhi”, već će biti dovoljna jedna jedina molekula s kojom je sve i počelo.

Dokaz

Godine 2000. hipoteza o "RNK svijetu" dobila je čvrste dokaze.

Thomas Steitz proveo je 30 godina proučavajući strukture molekula u živim stanicama. U 1990-ima se upustio u glavno istraživanje svog života: proučavanje strukture ribosoma.

Svaka živa stanica ima ribosom. Ova velika molekula čita upute iz RNK i spaja aminokiseline kako bi napravila proteine. Ribosomi u ljudskim stanicama oblažu gotovo svaki dio tijela.

Do tada se već znalo da ribosom sadrži RNK. Ali 2000. Steitzov tim predstavio je detaljan model strukture ribosoma, u kojem se RNK pojavljuje kao katalitička jezgra ribosoma.

Ovo je otkriće bilo ozbiljno, osobito s obzirom na to koliko se ribosom smatrao drevnim i temeljno važnim za život. Činjenica da se tako važan mehanizam temelji na RNK učinila je teoriju "RNK svijeta" mnogo prihvatljivijom u znanstvenim krugovima. Najviše su se radovali pobornici koncepta RNA World, a Steitz je 2009. dobio Nobelovu nagradu.

No nakon toga znanstvenici su počeli sumnjati.

Problemi teorije “RNK svijeta”.

Teorija svijeta RNA u početku je imala dva problema.

Prvo, može li RNA zapravo obavljati sve vitalne funkcije? I je li mogao nastati u uvjetima rane Zemlje?

Prošlo je 30 godina otkako je Gilbert stvorio teoriju "RNK svijeta", a još uvijek nemamo uvjerljive dokaze da je RNK stvarno sposobna za sve što je opisano u teoriji. Da, nevjerojatno je funkcionalna molekula, no je li jedna RNK dovoljna za sve funkcije koje joj se pripisuju?

Upala mi je u oči jedna nedosljednost. Ako je život započeo s molekulom RNA, tada RNA može stvoriti svoje kopije ili replike.

Ali nijedna od svih poznatih RNA nema tu sposobnost. Da bi se stvorila točna kopija fragmenta RNA ili DNA, potrebno je mnogo enzima i drugih molekula.

Stoga je kasnih 80-ih grupa biologa započela prilično očajnička istraživanja. Namjeravali su stvoriti RNK sposobnu za samoreplikaciju.

Pokušava stvaranja samoreplicirajuće RNK

Jack Szostak s Harvarda medicinska škola bio je prvi od tih istraživača. Od ranog djetinjstva bio je toliko strastven za kemiju da je čak i svoj podrum pretvorio u laboratorij. Prema svojoj se sigurnosti odnosio s prezirom, što je jednom dovelo do eksplozije koja je staklenu žarulju prikovala za strop.

Početkom 1980-ih Shostak je pokazao kako se ljudski geni štite od procesa starenja. Ovo rano istraživanje kasnije će ga dovesti do Nobelove nagrade.

No ubrzo se zaljubio u Chekova istraživanja enzima RNK. "Mislim da je to nevjerojatan posao", kaže Shostak. "U principu, vrlo je vjerojatno da bi RNK mogla poslužiti kao katalizator za stvaranje kopija same sebe."

Godine 1988. Chek je otkrio RNA enzim sposoban formirati malu RNA molekulu dugu 10 nukleotida.

Shostak je odlučio ići dalje i stvoriti nove RNA enzime u laboratoriju. Njegov tim stvorio je skup nasumičnih nizova i testirao svaki kako bi pronašao barem jedan koji ima sposobnost katalizatora. Zatim su se sekvence promijenile i test se nastavio.

Shostak je nakon 10 pokušaja uspio stvoriti enzim RNA koji je u ulozi katalizatora ubrzao reakciju 7 milijuna puta brže nego što se to događa u prirodnom okruženju.

Šostakov tim dokazao je da RNA enzimi mogu biti iznimno moćni. Ali njihov enzim nije mogao stvoriti vlastite replike. Za Šostaka je to bila slijepa ulica.

Enzim R18

Godine 2001., sljedeći proboj napravio je bivši Shostakov student, David Barthel s Massachusetts Institute of Technology u Cambridgeu.

Bartel je stvorio RNA enzim nazvan R18 koji je mogao dodati nove nukleotide u RNA lanac na temelju postojećih.

Drugim riječima, enzim nije samo dodao nasumične nukleotide, već je točno kopirao sekvencu.

Molekule koje se same reproduciraju bile su još daleko, ali smjer je bio pravi.

Enzim R18 sastojao se od lanca koji je uključivao 189 nukleotida, a mogao mu je dodati još 11 - odnosno 6% svoje duljine. Istraživači su se nadali da bi se nakon još nekoliko eksperimenata ovih 6% moglo pretvoriti u 100%.

Najuspješniji u tom području bio je Philip Holliger iz Laboratorija za molekularnu biologiju u Cambridgeu. Godine 2011. njegov je tim modificirao enzim R18, stvarajući enzim tC19Z, koji je mogao kopirati sekvencu od do 95 nukleotida. To je bilo 48% njegove duljine - više od R18, ali očito ne potrebnih 100%.

Gerald Joyce i Tracey Lincoln iz istraživačkog instituta Scripps u La Jolli predstavili su alternativni pristup tom pitanju. Godine 2009. stvorili su RNA enzim koji neizravno stvara vlastitu repliku.

Njihov enzim spaja dva kratka dijela RNK i stvara drugi enzim. To pak kombinira dva druga fragmenta RNA kako bi se ponovno stvorio izvorni enzim.

Uzimajući u obzir sirovine, ovaj se jednostavni ciklus može nastaviti unedogled. Ali enzimi rade ispravno samo ako su ispravni lanci RNK, koje su stvorili Joyce i Lincoln, na mjestu.

Za mnoge znanstvenike koji su skeptični prema ideji "RNK svijeta", nedostatak neovisne replikacije RNK glavni je razlog za skepticizam. RNA jednostavno nije dorasla zadatku da bude kreator svega života.

Ne dodajte optimizam i neuspjeh kemičara da stvore RNK od nule. I premda je RNK mnogo jednostavnija molekula od DNK, njeno stvaranje pokazalo se nevjerojatnim izazovom.

Prve stanice najvjerojatnije su se razmnožile diobom.

Problem je šećer

Sve je u šećeru prisutnom u svakom nukleotidu i okosnici nukleotida. Moguće ih je izraditi zasebno, ali ih nije moguće povezati zajedno.

Do ranih 1990-ih ovaj problem je već bio očit. Uvjerila je mnoge biologe da je hipoteza o RNK svijetu, koliko god se činila privlačnom, ipak samo hipoteza.

• Možda je na ranoj Zemlji izvorno postojala još jedna molekula: jednostavnija od RNK i sposobna se sastaviti iz "prvobitne juhe", a kasnije se početi razmnožavati.
• Možda je ova molekula bila prva, a nakon nje su se pojavile RNA, DNA i druge.

Poliamidna nukleinska kiselina (PNA)

Godine 1991. Peter Nielsen sa Sveučilišta u Kopenhagenu u Danskoj činilo se da je pronašao prikladnog kandidata za ulogu primarnog replikatora.

Zapravo, bila je to znatno poboljšana verzija DNK. Nielsen je ostavio nepromijenjenu bazu - standardne A, T, C i G - ali je umjesto molekula šećera koristio molekule koje se nazivaju poliamidi.

Rezultirajuću molekulu nazvao je poliamidna nukleinska kiselina ili PNA. Međutim, s vremenom se dekodiranje kratice iz nekog razloga pretvorilo u "peptidnu nukleinsku kiselinu".

PNA se ne pojavljuje u prirodi. Ali njegovo ponašanje jako podsjeća na ponašanje DNK. PNA lanac može čak zamijeniti lanac u molekuli DNA, a baze se spajaju kao i obično. Štoviše, PNA može imati dvostruku spiralu poput DNK.

Stanley Miller je bio zaintrigiran. S dubokim skepticizmom prema konceptu "RNK svijeta", vjerovao je da je PNA prikladnija za ulogu prvog genetskog materijala.

Godine 2000. svoje je mišljenje potkrijepio dokazima. Tada je već imao 70 godina i nekoliko moždanih udara nakon kojih je mogao završiti u staračkom domu, ali nije se namjeravao predati.

Miller je ponovio svoj klasični eksperiment opisan ranije, ovaj put koristeći metan, dušik, amonijak i vodu, i završio s poliamidnom okosnicom PNA.

Iz toga je slijedilo da su na ranoj Zemlji mogli postojati uvjeti za pojavu PNA, za razliku od RNA.

PNA se ponaša kao DNA.

Nukleinska kiselina treoza (TNA)

U međuvremenu su drugi kemičari stvorili vlastite nukleinske kiseline.

Godine 2000. Albert Eschenmoser stvorio je nukleinsku kiselinu treozu (TNA).

Zapravo, bio je to isti DNK, ali s drugom vrstom šećera u bazi. Lanci TNC-a mogli bi tvoriti dvostruku spiralu, a informacije bi se mogle prenositi od RNA do TNC-a i obrnuto.

Štoviše, TNA također može formirati složene oblike, uključujući oblik proteina. Ovo je nagovijestilo da bi TNA mogla djelovati kao enzim, baš kao i RNA.

Glikol nukleinska kiselina (GNA)

Godine 2005. Eric Meggers stvorio je glikolnu nukleinsku kiselinu koja također može formirati spiralu.

Svaka od ovih nukleinskih kiselina imala je svoje pristaše: obično same kreatore kiselina.

Ali takvim nukleinskim kiselinama u prirodi nema ni traga, pa čak i ako pretpostavimo da ih je koristio prvi život, onda ih je u nekoj fazi morao napustiti u korist RNK i DNK.

Zvuči uvjerljivo, ali nije potkrijepljeno dokazima.

Koncept je bio dobar, ali...

Tako su se sredinom prvog desetljeća 21. stoljeća zagovornici koncepta "RNK svijeta" našli u teškom položaju.

S jedne strane, RNA enzimi su postojali u prirodi i uključivali su jedan od najvažnijih fragmenata bioloških mehanizama - ribosom. Nije loše.

No, s druge strane, u prirodi nije pronađena samoreplicirajuća RNK, a nitko nije uspio objasniti kako je RNK točno nastala u “primordijalnoj juhi”. Potonje bi se moglo objasniti alternativnim nukleinskim kiselinama, ali one su već (ili nikad) postojale u prirodi. To je loše.

Presuda cijelom konceptu RNA World bila je jasna: koncept je dobar, ali nije iscrpan.

U međuvremenu, od sredine 1980-ih, polako se razvija druga teorija. Njegovi zagovornici tvrdili su da život nije započeo s RNK, DNK ili bilo kojom drugom genetskom supstancom. Prema njima, život je nastao kao mehanizam za korištenje energije.

Energija na prvom mjestu?

Tako su se tijekom godina znanstvenici koji se bave nastankom života podijelili u 3 tabora.

Predstavnici prve bili su uvjereni da je život započeo s molekulom RNK, ali nisu uspjeli dokučiti kako su se molekule RNK ili molekule slične RNK uspjele spontano pojaviti na ranoj Zemlji i početi se razmnožavati. Uspjesi znanstvenika isprva su se divili, ali na kraju su istraživači zastali. No, čak i kad su ta istraživanja bila u punom jeku, već je bilo onih koji su bili sigurni da je život nastao sasvim drugačije.

Teorija RNA World temelji se na jednostavnoj ideji: najvažnija funkcija organizma je sposobnost razmnožavanja. Većina biologa slaže se s tim. Sva živa bića, od bakterija do plavih kitova, nastoje se razmnožavati.

Međutim, mnogi istraživači ove problematike ne slažu se da je reproduktivna funkcija na prvom mjestu. Kažu da organizam mora postati samodostatan prije nego što započne reprodukcija. Mora se moći održati na životu. Uostalom, ne možeš imati djecu ako prvi umreš.

Život održavamo hranom, dok biljke apsorbiraju energiju sunčeve svjetlosti.

Da, tip koji rado jede sočan kotlet očito nije poput stoljetnog hrasta, ali zapravo, zapravo, oboje apsorbiraju energiju.

Apsorpcija energije je osnova života.

Metabolizam

Govoreći o energiji živih bića, radi se o metabolizmu.

1. Prva faza je dobivanje energije, na primjer, iz energetski bogatih tvari (na primjer, šećera).
2. Drugi je korištenje energije za izgradnju korisnih stanica u tijelu.

Proces korištenja energije iznimno je važan, a mnogi istraživači smatraju da je upravo on postao početak života.

Ali kako bi mogli izgledati organizmi sa samo jednom metaboličkom funkcijom?

Prvi i najutjecajniji prijedlog iznio je Günter Wachtershauser kasnih 1980-ih. Po struci je bio patentni odvjetnik, ali je imao pristojno znanje iz kemije.

Wachtershauser je sugerirao da su prvi organizmi "bili nevjerojatno drugačiji od svega što znamo". Nisu se sastojale od stanica. Nisu imali enzime, DNK ili RNK.

Radi jasnoće, Wachtershauser je opisao tok tople vode koja teče iz vulkana. Voda je bila zasićena vulkanskim plinovima poput amonijaka i sadržavala je čestice minerala iz središta vulkana.

Na mjestima gdje je potok tekao preko stijena počele su kemijske reakcije. Metali sadržani u vodi pridonijeli su stvaranju velikih organskih spojeva iz jednostavnijih.

metabolički ciklus

Prekretnica je bilo stvaranje prvog metaboličkog ciklusa.

Tijekom tog procesa jedna se kemijska tvar pretvara u nekoliko drugih, i tako dalje, dok se na kraju sve ne svodi na ponovno stvaranje prve tvari.

Tijekom procesa cijeli sustav uključen u metabolizam akumulira energiju koja se može iskoristiti za ponovno pokretanje ciklusa ili pokretanje nekog novog procesa.

Sve ostalo čime su moderni organizmi obdareni (DNK, stanice, mozak) pojavilo se kasnije, štoviše, na temelju tih kemijskih ciklusa.

Metabolički ciklusi nisu baš slični životu. Stoga je Wachtershauser svoje izume nazvao "prekursorskim organizmima" i napisao da se "teško mogu nazvati živima".

Ali metabolički ciklusi koje opisuje Wachtershauser uvijek su u središtu svakog živog organizma.

Vaše su stanice zapravo mikroskopske tvornice koje neprestano razgrađuju jednu tvar u drugu.

Metabolički ciklusi, iako mehanički, temeljni su za život.

Posljednja dva desetljeća 20. stoljeća Wachtershauser se posvetio svojoj teoriji, razrađujući je do detalja. Opisao je koji bi minerali bili najprikladniji i koji bi se kemijski ciklusi mogli odvijati. Njegovi su argumenti počeli dobivati ​​pristaše.

Eksperimentalna potvrda

Godine 1977. tim Jacka Corlissa sa Sveučilišta Oregon zaronio je u vode istočnog Tihog oceana na dubinu od 2,5 kilometara (1,5 milja). Znanstvenici su proučavali vrelo Galapagosa na mjestu gdje su se grebeni dizali s dna stijene. Za planine se znalo da su u početku bili vulkanski aktivni.

Corliss je otkrio da su grebeni praktički prošarani toplim izvorima. Vruća voda puna kemikalija dizala se ispod morskog dna i istjecala kroz rupe u stijenama.

Nevjerojatno, ti "hidrotermalni otvori" bili su gusto naseljeni čudnim stvorenjima. Bili su to golemi mekušci nekoliko vrsta, dagnje i prstenjaci.

Voda je također bila puna bakterija. Svi ovi organizmi živjeli su od energije iz hidrotermalnih izvora.

Otkriće hidrotermalnih izvora donijelo je Corlissu izvrsnu reputaciju. To ga je također potaknulo na razmišljanje.

Hidrotermalni izvori u oceanu pružaju život današnjim organizmima. Možda su oni postali njegov primarni izvor?

hidrotermalni otvori

Godine 1981. Jack Corliss je sugerirao da su takvi otvori postojali na Zemlji prije 4 milijarde godina i da je oko njih nastao život. Cijelu svoju karijeru posvetio je razvoju te ideje.

Corliss je predložio da bi hidrotermalni otvori mogli stvoriti mješavinu kemikalija. Svaki otvor, tvrdio je, bio je svojevrsni raspršivač "iskonske juhe".

• Dok je vruća voda tekla kroz stijene, toplina i pritisak uzrokovali su pretvaranje najjednostavnijih organskih spojeva u složenije, poput aminokiselina, nukleotida i šećera.
• Bliže izlazu u ocean, gdje voda više nije bila tako vruća, počeli su formirati lance, tvoreći ugljikohidrate, proteine ​​i nukleotide poput DNK.
• Zatim, već u samom oceanu, gdje se voda značajno ohladila, te su se molekule sklopile u jednostavne stanice.

Teorija je zvučala razumno i privukla je pozornost.

Ali Stanley Miller, o čijem je eksperimentu ranije bilo riječi, nije dijelio entuzijazam. Godine 1988. napisao je da su otvori prevrući da bi se u njima stvorio život.

Corlissova je teorija bila da ekstremne temperature mogu potaknuti stvaranje tvari poput aminokiselina, ali Millerovi eksperimenti pokazali su da ih mogu i uništiti.

Ključni spojevi poput šećera mogli su trajati najviše nekoliko sekundi.

Štoviše, ove jednostavne molekule teško da bi mogle formirati lance, budući da bi ih okolna voda gotovo trenutno raskinula.

Toplo, još toplije...

U ovoj se točki u raspravu uključio geolog Mike Russell. Vjerovao je da se teorija otvora savršeno uklapa s Wachtershauserovim pretpostavkama o organizmima prekursorima. Te su ga misli dovele do stvaranja jedne od najpopularnijih teorija o podrijetlu života.

Russell je mladost proveo stvarajući aspirin i proučavajući vrijedne minerale. I tijekom moguća erupcija vulkana u 60-ima, uspješno je koordinirao plan odgovora bez iskustva iza sebe. Ali bio je zainteresiran za proučavanje kako se površina Zemlje mijenjala tijekom različitih razdoblja. Prilika za promatranje povijesti iz perspektive geologa i formirane njegove teorije o nastanku života.

Osamdesetih godina prošlog stoljeća pronašao je fosile koji pokazuju da su u davnim vremenima postojali hidrotermalni izvori gdje temperatura nije prelazila 150 stupnjeva Celzijusa. Te umjerene temperature, tvrdio je, mogle bi omogućiti molekulama da traju mnogo dulje nego što je Miller mislio.

Štoviše, postoji nešto zanimljivo u fosilima ovih manje vrućih otvora. Mineral koji se zove pirit, sastoji se od željeza i sumpora, u obliku cjevčica dugih 1 milimetar.

Russell je u svom laboratoriju otkrio da pirit također može formirati kuglaste kapljice. Sugerirao je da su prve složene organske molekule nastale upravo unutar struktura pirita.

Otprilike u isto vrijeme Wachtershauser je počeo objavljivati ​​svoje teorije koje se temelje na činjenici da je tok vode, bogat kemikalijama, u interakciji s nekim mineralom. Čak je sugerirao da bi ovaj mineral mogao biti pirit.

2+2=?

Russell je trebao samo zbrojiti 2 i 2.

Predložio je da su se Wachtershauserovi prekursorski organizmi formirali unutar toplih hidrotermalnih izvora u dubokom moru, gdje su mogle nastati strukture pirita. Ako Russell nije bio u zabludi, onda je život nastao u morskim dubinama, a metabolizam se prvi put pojavio.

Sve je to izneseno u Russellovom radu objavljenom 1993., 40 godina nakon Millerova klasičnog eksperimenta.

Rezonancija u tisku nastala je mnogo manje, ali to ne umanjuje važnost otkrića. Russell je spojio dvije različite ideje (Wachtershauserove metaboličke cikluse i Corlissove hidrotermalne otvore) u jedan prilično uvjerljiv koncept.

Koncept je postao još impresivniji kada je Russell podijelio svoje ideje o tome kako su prvi organizmi apsorbirali energiju. Drugim riječima, objasnio je kako je njihov metabolizam mogao funkcionirati. Njegova se ideja temeljila na radu jednog od zaboravljenih genija moderne znanosti.

Mitchellovi "smiješni" eksperimenti

U 60-ima je biokemičar Peter Mitchell zbog bolesti bio prisiljen napustiti Sveučilište u Edinburghu.

Pretvorio je vilu u Cornwallu u osobni laboratorij. Odsječen od znanstvene zajednice, financirao je svoj rad prodajom mlijeka domaćih krava. Mnogi biokemičari, uključujući Leslieja Orgela, o čijem smo istraživanju RNK ranije govorili, smatrali su da je Mitchellov rad smiješan do krajnjih granica.

Gotovo dva desetljeća kasnije, Mitchell je trijumfirao s Nobelovom nagradom za kemiju 1978. godine. Nikada nije postao slavan, ali njegove ideje mogu se pronaći u svakom udžbeniku biologije.

Mitchell je svoj život posvetio proučavanju kako organizmi koriste energiju koju dobivaju iz hrane. Drugim riječima, zanimalo ga je kako preživljavamo iz sekunde u sekundu.

Britanski biokemičar Peter Mitchell dobio je Nobelovu nagradu za kemiju za svoj rad na mehanizmu sinteze ATP-a.

Kako tijelo skladišti energiju

Mitchell je znao da sve stanice pohranjuju energiju u specifičnoj molekuli, adenozin trifosfatu (ATP). Važno je da je lanac od tri fosfata vezan za adenozin. Potrebno je puno energije za vezanje trećeg fosfata, koji se kasnije pohranjuje u ATP.

Kada stanica treba energiju (na primjer, tijekom kontrakcije mišića), ona odsiječe treći fosfat iz ATP-a. Ovo pretvara ATP u adenozid difosfat (ADP) i oslobađa pohranjenu energiju.

Mitchell je htio razumjeti kako su stanice uopće uspjele stvoriti ATP. Kako su koncentrirali dovoljno energije u ADP da se veže treći fosfat?

Mitchell je znao da se enzim koji stvara ATP nalazi na membrani. Zaključio je da stanica pumpa nabijene čestice zvane protoni preko membrane, te se stoga s jedne strane vidi mnogo protona, dok ih s druge strane gotovo da i nema.

Protoni se zatim pokušavaju vratiti u membranu kako bi održali ravnotežu sa svake strane, ali mogu doći samo do enzima. Tijek jurećih protona je ono što enzimu daje energiju potrebnu za stvaranje ATP-a.

Mitchell je prvi put došao na ovu ideju 1961. Sljedećih 15 godina branio je svoju teoriju od napada, unatoč neodoljivim dokazima.

Danas se zna da je proces koji opisuje Mitchell karakterističan za svako živo biće na planeti. To se upravo sada događa u vašim stanicama. Poput DNK, temeljni je dio života kakvog poznajemo.

Životu je bilo potrebno prirodno odvajanje protona

Gradeći svoju teoriju života, Russell je skrenuo pozornost na podjelu protona koju je pokazao Mitchell: mnogo protona s jedne strane membrane i samo nekoliko s druge strane.

Sve stanice trebaju ovo odvajanje protona za pohranu energije.

Moderne stanice stvaraju ovu podjelu pumpanjem protona iz membrane, ali tu je uključena složena molekularna mehanika koja se ne može dogoditi tek tako preko noći.

Tako je Russell izveo još jedan logičan zaključak: život je nastao tamo gdje postoji prirodno odvajanje protona.

Negdje u blizini hidrotermalnih izvora. Ali ventilacijski otvor mora biti određene vrste.

Rana Zemlja imala je kisela mora, a kisela voda je samo zasićena protonima. Da bi se odvojili protoni, voda u hidrotermalnim izvorima mora biti siromašna protonima: drugim riječima, mora biti alkalna.

Corlissovi hidrotermalni otvori nisu odgovarali ovom uvjetu. Ne samo da su bili prevrući, već i previše zasićeni kiselinama.

Ali 2000. godine Deborah Kelly sa Sveučilišta Washington otkrila je prve alkalne hidrotermalne izvore.

dr. Deborah Kelly.

Alkalni i hladni hidrotermalni otvori

Kelly je teškom mukom uspjela postati znanstvenica. Otac joj je preminuo dok je bila u srednjoj školi i morala je raditi nakon predavanja kako bi platila svoje fakultetsko obrazovanje.

No uspjela je i kasnije se oduševila idejom proučavanja podvodnih vulkana i vrućih hidrotermalnih izvora. Strast za proučavanjem vulkana i podvodnih toplih izvora dovela ju je do srca Atlantik. Tu se u dubinama nalazio veličanstven planinski lanac koji se uzdizao s dna oceana.

Kelly je na ovom grebenu otkrila mrežu hidrotermalnih izvora koje je nazvala "Izgubljeni grad". Nisu bili poput onih koje je Corliss pronašao.

Iz njih je tekla voda na temperaturi od 40-75 stupnjeva Celzijusa i s malom količinom lužine. Karbonatni minerali iz takve vode formirali su strme bijele stupove, slične stupovima dima koji su se uzdizali s dna poput orgulja. Unatoč njihovom sablasnom i "sablasnom" izgledu, ti su stupovi zapravo bili dom kolonija mikroba tople vode.

Ovi lužnati otvori savršeno odgovaraju Russellovoj teoriji. Bio je siguran da je život započeo u otvorima sličnim onima u Izgubljenom gradu.

Ali postojao je jedan problem. Kao geolog, Russell nije znao dovoljno o biološkim stanicama da bi svoju teoriju učinio što uvjerljivijom.

Najopsežnija teorija o nastanku života na Zemlji

Kako bi prevladao probleme svog ograničenog znanja, Russell se udružio s američkim biologom Williamom Martinom. Kontroverzni Martin veći dio svoje karijere proveo je u Njemačkoj.

Godine 2003. predstavili su poboljšanu verziju Russellova ranog koncepta. I možda se ova teorija o podrijetlu života na Zemlji može nazvati najopsežnijom od svih postojećih.

Zahvaljujući Kelly, znali su da su stijene lužnatih otvora porozne: bile su prošarane malim rupama ispunjenim vodom. Znanstvenici su sugerirali da su te rupe igrale ulogu "stanica". Svaki od njih sadržavao je važne tvari, poput minerala poput pirita. Ubacite prirodnu fisiju protona koju pružaju otvori i imat ćete savršeno mjesto za pokretanje vašeg metabolizma.

Čim je život počeo koristiti kemijsku energiju vode iz otvora, sugerirali su Russell i Martin, počeo je stvarati molekule poput RNK. Na kraju je stvorila vlastitu membranu, postavši prava stanica, i napustila poroznu stijenu, uputivši se prema otvorenim vodama.

Danas je to jedna od vodećih hipoteza o podrijetlu života.

Nedavna otkrića

Ova je teorija dobila snažnu podršku u srpnju 2016., kada je Martin objavio studije koje su rekonstruirale neke od značajki “posljednjeg univerzalnog zajedničkog pretka” (LCU). Ovo je uvjetno ime organizma koji je postojao prije nekoliko milijardi godina, što je dovelo do sve raznolikosti modernog života.

Možda više ne možemo pronaći fosile ovog organizma, ali na temelju svih dostupnih podataka možemo nagađati kako je izgledao i kakve je karakteristike proučavao moderne mikroorganizme.

Upravo je to učinio Martin. Proučavao je DNK 1930 modernih mikroorganizama i identificirao 355 gena koji su bili prisutni u gotovo svakom od njih.

Može se pretpostaviti da se ovih 355 gena prenosilo s koljena na koljeno, budući da je svih tih 1930 mikroba imalo zajedničkog pretka - vjerojatno iz vremena kada je PUOP još postojao.

Među tim genima bilo je onih koji su bili odgovorni za korištenje diobe protona, ali nisu bili odgovorni za stvaranje ove diobe - baš kao u teoriji Russella i Martina.

Štoviše, čini se da se PUOP mogao prilagoditi tvarima poput metana, što je impliciralo prisutnost vulkanski aktivnog okoliš oko. Odnosno, hidrotermalni otvor.

Nije tako jednostavno

Međutim, pristaše ideje RNA World otkrile su dva problema s Russell-Martinovim konceptom. Jedna bi se još potencijalno mogla ispraviti, ali bi druga mogla značiti kolaps cijele teorije.

Prvi problem je nedostatak eksperimentalnih dokaza da su se procesi koje su opisali Russell i Martin stvarno dogodili.

Da, znanstvenici su izgradili teoriju korak po korak, ali nijedan od koraka još nije reproduciran u laboratoriju.

„Zagovornici ideje o primarnom izgledu replikacija redovito daju rezultate testova”, kaže Armen Mulkidzhanian, stručnjak za podrijetlo života. “Pobornici ideje o primarnom izgledu metabolizam oni to ne rade."

Ali to bi se uskoro moglo promijeniti zahvaljujući Martinovom kolegi, Nicku Laneu sa Sveučilišta u Londonu. Lane je dizajnirao "reaktor podrijetla života" koji bi simulirao uvjete unutar alkalijskog otvora. Nada se da će ponovno stvoriti metaboličke cikluse, a možda čak i RNK. Ali još je rano o tome govoriti.

Drugi problem je što su otvori smješteni duboko ispod vode. Kao što je Miller istaknuo 1988., molekule dugog lanca poput RNK i proteina ne mogu se formirati u vodi bez enzima koji ih sprječavaju da se razgrade.

Za mnoge istraživače ovaj je argument postao odlučujući.

"S kemijskim iskustvom, ne možete vjerovati u teoriju o dubinskom morskom otvoru jer poznajete kemiju i razumijete da su sve te molekule nekompatibilne s vodom", kaže Mulkidzhanian.

Ipak, Russell i njegovi pristaše ne žure se odreći svojih ideja.

Ali u posljednjem desetljeću, treći pristup došao je u prvi plan, popraćen nizom iznimno zanimljivih eksperimenata.

Za razliku od teorija "RNK svijeta" i hidrotermalnih izvora, ovaj pristup, ako bude uspješan, obećava nezamislivo - stvaranje žive stanice od nule.

Kako stvoriti ćeliju?

Do početka 21. stoljeća postojala su dva vodeća koncepta nastanka života.

1. Pristaše "RNK svijet" tvrdio da je život započeo s molekulom koja se sama umnožava.
2. Zagovornici iste teorije o " primarni metabolizam" stvorio detaljno razumijevanje kako je život mogao nastati u dubokomorskim hidrotermalnim izvorima.

Međutim, u prvi plan je došla treća teorija.

Svako živo biće na Zemlji sastoji se od stanica. Svaka stanica je u biti mekana lopta s krutim zidom ili "membranom".

Zadatak stanice je sadržavati sve vitalne važni elementi unutra. Ako se vanjska stijenka razdere, onda će unutrašnjost izliti van, a stanica će zapravo umrijeti - poput osobe kojoj su izvađena utroba.

Vanjska stijenka stanice toliko je važna da neki znanstvenici smatraju da se ona trebala pojaviti prva. Sigurni su da su teorija "primarne genetike" i teorija "primarnog metabolizma" fundamentalno pogrešne.

Njihova alternativa, "primarna kompartmentalizacija", prvenstveno se oslanja na rad Piera Luigija Luisija sa Sveučilišta Roma Tre u Rimu.

Protostanična teorija

Luisijevi argumenti su jednostavni i uvjerljivi. Kako možete zamisliti proces metabolizma ili samoreplicirajuće RNK, gdje trebate puno tvari na jednom mjestu, ako još ne postoji spremnik u kojem su molekule sigurne?

Zaključak iz ovoga je sljedeći: postoji samo jedna verzija nastanka života.

Nekako, usred vrućine i oluja rane Zemlje, određene su sirovine formirale primitivne stanice ili "protostanice".

Da bi dokazali ovu teoriju, potrebno je provesti eksperimente u laboratoriju - pokušajte stvoriti jednostavan živa stanica.

Korijeni Louisijevih ideja sežu u radove sovjetskog znanstvenika Aleksandra Oparina, o čemu je ranije bilo riječi. Oparin je naglasio da neke tvari stvaraju mjehuriće tzv koacervati, koji mogu zadržati druge tvari u svom središtu.

Louisi je sugerirao da su ti koacervati prve protostanice.

Koacervati su možda prve protostanice.

svijet lipida

Svaka masna ili uljasta tvar stvara mjehuriće ili film na vodi. Ova skupina tvari naziva se lipidi, a teorija da su iz njih nastao život naziva se "Lipidni svijet".

Ali samo stvaranje mjehurića nije dovoljno. Oni moraju biti stabilni, sposobni dijeliti se kako bi stvorili mjehuriće "kćeri" i imati barem neku kontrolu nad protokom tvari ui iz njih - sve bez proteina koji su odgovorni za te funkcije u modernim stanicama.

Dakle, bilo je potrebno stvoriti protostanice od pravih materijala. Upravo to je Louisi radio nekoliko desetljeća, ali nije pokazao ništa uvjerljivo.

Protoćelija s RNA

Zatim je 1994. Louisi dao hrabar prijedlog. Po njegovom mišljenju, prve protostanice morale su sadržavati RNK. Štoviše, ta se RNA morala moći reproducirati unutar protostanice.

Ta je pretpostavka značila odbacivanje čiste "primarne kompartmentalizacije", ali Luisi je imao dobar razlog za to.

Stanica s vanjskom stijenkom, ali bez gena unutra bila je lišena mnogih funkcija. Morala se moći dijeliti u stanice kćeri, ali nije mogla prenijeti podatke o sebi na svoje potomke. Stanica bi se mogla početi razvijati i postati složenija samo ako postoji barem nekoliko gena.

Teorija je ubrzo dobila čvrstu podršku u Jacku Szostaku, o čijem je radu na hipotezi svijeta RNK bilo riječi ranije. Godinama su ovi znanstvenici bili na različitim stranama znanstvene zajednice - Luisi je podržavao ideju "primarne kompartmentalizacije", a Shostak - "primarne genetike".

“Na konferencijama o podrijetlu života uvijek smo ulazili u duge rasprave o tome što je važnije i što je na prvom mjestu”, prisjeća se Shostak. “Na kraju smo shvatili da stanice trebaju oboje. Došli smo do zaključka da bez kompartmentalizacije i genetskog sustava prvi život ne bi mogao nastati.”

Godine 2001. Shostak i Louisi udružili su snage i nastavili istraživanje. U članku u časopisu Nature, oni su tvrdili da je, kako bi se stvorila živa stanica od nule, potrebno staviti samoreplicirajuću RNK u jednostavnu kap masti.

Ideja je bila hrabra i uskoro se Shostak potpuno posvetio njezinoj provedbi. S pravom ocijenivši da je "nemoguće naslikati teoriju bez praktičnih dokaza", odlučio je započeti pokuse s protostanicom.

Vezikule

Dvije godine kasnije, Shostak i dvojica kolega najavili su veliki znanstveni napredak.

Pokusi su provedeni na vezikulama: sferičnim kapljicama s dva sloja masnih kiselina izvana i tekućom jezgrom iznutra.

U pokušaju da ubrzaju stvaranje vezikula, znanstvenici su dodali čestice glinenog minerala zvanog montmorilonit. To je ubrzalo stvaranje vezikula za 100 puta. Površina gline služila je kao katalizator, u biti obavljajući zadatak enzima.

Štoviše, vezikule mogu apsorbirati i čestice montmorilonita i lance RNA s površine gline.

Jednostavnim dodavanjem gline, protostanice su na kraju sadržavale i gene i katalizator.

Odluka o dodavanju montmorilonita nije bila bez razloga. Desetljeća istraživanja pokazala su da su montmorilonit i drugi minerali gline bili vrlo važni u nastanku života.

Montmorilonit je uobičajena glina. Sada se široko koristi u svakodnevnom životu, na primjer, kao punilo za mačji pijesak. Nastaje tijekom cijepanja vulkanskog pepela pod utjecajem vremenski uvjeti. Budući da je na ranoj Zemlji bilo mnogo vulkana, logično je pretpostaviti da je montmorilonita bilo u izobilju.

Davne 1986. godine kemičar James Ferris dokazao je da je montmorilonit katalizator koji potiče stvaranje organskih molekula. Kasnije je također otkrio da ovaj mineral ubrzava stvaranje malih RNA.

To je navelo Ferrisa da povjeruje da je neugledna glina nekoć bila rodno mjesto života. Shostak je prihvatio ovu ideju i upotrijebio montmorilonit za stvaranje protostanica.

Formiranje vezikula uz sudjelovanje gline dogodilo se stotinama puta brže.

Razvoj i dioba protostanica

Godinu dana kasnije, Szostakov tim otkrio je da njihove protostanice rastu same od sebe.

Kako su nove molekule RNK dodane protoćeliji, vanjska stijenka je popustila pod rastućim pritiskom. Izgledalo je kao da je protostanica napunila svoj želudac i samo što se nije rasprsnula.

Kako bi kompenzirale pritisak, protostanice su odabrale najviše masnih kiselina i ugradile ih u stijenku kako bi se mogle sigurno nastaviti napuhavati do velikih veličina.

Ali bitno je da su masne kiseline preuzete iz drugih protostanica s manjim sadržajem RNA, zbog čega su se smanjile. To je značilo da su se protostanice natjecale, a pobjeđivale su one koje su sadržavale više RNK.

To je dovelo do impresivnih zaključaka. Kad bi protostanice mogle rasti, bi li se mogle dijeliti? Hoće li Shostak moći natjerati protostanice da se same razmnožavaju?

Prvi pokusi Shostaka pokazali su jedan od načina diobe protostanica. Kad su protostanice gurnute kroz male rupice, skupile su se u oblik tubula, koji su se potom podijelili u protostanice "kćeri".

Ovaj je bio cool, jer u proces nisu bili uključeni nikakvi stanični mehanizmi, samo obični mehanički pritisak.

Ali bilo je i nedostataka, budući da su tijekom eksperimenta protostanice izgubile dio svog sadržaja. Također se pokazalo da su se prve stanice mogle dijeliti samo pod pritiskom vanjskih sila koje bi ih gurale kroz uske rupe.

Postoji mnogo načina da se vezikule prisile na diobu, poput dodavanja snažnog mlaza vode. Ali bilo je potrebno pronaći način na koji će se protostanice podijeliti bez gubitka sadržaja.

Princip žarulje

Godine 2009. Shostak i njegov učenik Tin Zhu pronašli su rješenje. Stvorili su malo složenije protostanice s više stijenki, pomalo poput slojeva luka. Unatoč prividnoj složenosti, bilo je vrlo jednostavno stvoriti takve protostanice.

Dok ih je Zhu hranio masnim kiselinama, protostanice su rasle i mijenjale oblik, produžujući se i dobivajući končasti oblik. Kada je protostanica postala dovoljno velika, bila je potrebna samo mala količina sile da se razloži na male protostanice kćeri.

Svaka protostanica kći sadržavala je RNK roditeljske protostanice, a gotovo ništa od RNK nije izgubljeno. Štoviše, protostanice bi mogle nastaviti ovaj ciklus dalje - protostanice kćeri rasle su i dijelile se same.

Tijekom daljnjih eksperimenata, Zhu i Shostak pronašli su način kako natjerati protostanice na diobu. Čini se da je jedan dio problema riješen.

Potreba za samoreplicirajućom RNK

Međutim, protostanice još uvijek nisu ispravno funkcionirale. Louisi je vidio protostanice kao nositelje samoreplicirajućih RNA, ali do sada su RNA bile samo unutra i nisu utjecale ni na što.

Kako bi pokazao da su protostanice doista prvi život na Zemlji, Shostak je trebao natjerati RNK da sama sebe kopira.

Zadatak nije bio lak, budući da desetljeća eksperimenata znanstvenika, o kojima smo ranije pisali, nisu dovela do stvaranja samoreplicirajuće RNK.

Sam Shostak se susreo s istim problemom tijekom svog ranog rada na teoriji svijeta RNK. Od tada, čini se da ga nitko nije riješio.

Orgel je 70-e i 80-e proveo proučavajući princip kopiranja RNA lanaca.

Njegova suština je jednostavna. Trebate uzeti jedan lanac RNK i staviti ga u posudu s nukleotidima. Zatim upotrijebite te nukleotide za stvaranje drugog lanca RNK koji će nadopuniti prvi.

Na primjer, RNA lanac uzorka "CGC" formirat će dodatni lanac uzorka "GCG". Sljedeća kopija će ponovno stvoriti izvorni "CGC" krug.

Orgel je primijetio da se pod određenim uvjetima RNA lanci kopiraju na ovaj način bez pomoći enzima. Moguće je da je prvi život na taj način kopirao svoje gene.

Do 1987. Orgel je mogao stvoriti dodatnih 14 nukleotidnih lanaca u RNA lancima, koji su također bili dugi 14 nukleotida.

Nedostaje element

Adamala i Szostak otkrili su da je za reakciju potreban magnezij. To je bilo problematično jer je magnezij uništio protostanice. Ali postojao je izlaz: upotrijebite citrat, koji je gotovo identičan limunskoj kiselini koja se nalazi u limunu i naranči, a koja je prisutna u bilo kojoj živoj stanici.

U radu objavljenom 2013., Adamala i Szostak opisali su studiju u kojoj je citrat dodan protostanicama, preklapajući se s magnezijem i štiteći protostanice bez ometanja lančanog kopiranja.

Drugim riječima, postigli su ono o čemu je Louisi govorio 1994. godine. "Pokrenuli smo samoreplikaciju RNK unutar vezikula masnih kiselina", kaže Szostak.

U samo deset godina istraživanja Shostakov tim postigao je nevjerojatne rezultate.

• Znanstvenici su stvorili protostanice koje zadržavaju svoje gene dok upijaju korisne molekule iz okoliša.
• Protostanice mogu rasti i dijeliti se, pa čak i međusobno se natjecati.
• Sadrže RNA koje se same repliciraju.
• U svakom pogledu, laboratorijski stvorene protostanice nevjerojatno nalikuju životu.

Bili su i otporni. Godine 2008. Szostakov tim otkrio je da protostanice mogu preživjeti temperature do 100 stupnjeva Celzija, temperaturu na kojoj većina modernih stanica umire. To je samo učvrstilo uvjerenje da su prastanice slične prvom životu, koji je morao nekako preživjeti u uvjetima stalnih kiša meteora.

“Shostakov uspjeh je impresivan,” kaže Armen Mulkidzhanyan.

Međutim, na prvi pogled, Šostakov pristup uvelike se razlikuje od drugih studija o podrijetlu života koje se provode zadnjih 40 godina. Umjesto da se fokusira na "primarnu samoreprodukciju" ili "primarnu kompartmentalizaciju", pronašao je način da kombinira te teorije.

To je bio razlog za stvaranje novog jedinstvenog pristupa proučavanju pitanja podrijetla života na Zemlji.

Ovaj pristup implicira da prvi život nije imao obilježje koje se pojavilo prije ostalih. Ideja o "primarnom skupu karakteristika" već ima mnogo praktičnih dokaza i može hipotetski riješiti sve probleme postojećih teorija.

veliko ujedinjenje

U potrazi za odgovorom na pitanje nastanka života znanstvenici 20. stoljeća podijelili su se u 3 tabora. Svaki se držao svoje hipoteze i pohvalno govorio o radu druge dvojice. Ovaj pristup je svakako bio učinkovit, ali svaki od logora na kraju se suočio s nerješivim problemima. Stoga je u današnje vrijeme nekoliko znanstvenika odlučilo pokušati jedinstveno pristupiti ovom problemu.

Ideja ujedinjenja vuče korijene iz nedavnog otkrića koje dokazuje tradicionalnu teoriju o "primarnoj samoreplikaciji" "RNK svijeta", ali samo na prvi pogled.

Godine 2009. zagovornici teorije "RNK svijeta" suočili su se s velikim problemom. Nisu mogli stvoriti nukleotide, građevne blokove RNK, na način na koji su se mogli sami stvoriti u ranim Zemljinim uvjetima.

Kao što smo vidjeli ranije, ovo je navelo mnoge istraživače da povjeruju da se prvi život uopće nije temeljio na RNK.

John Sutherland o tome je razmišljao još od 1980-ih. "Bilo bi sjajno kada bi netko mogao pokazati kako se RNK sama sastavlja", kaže on.

Na Sutherlandovu sreću, radio je u Laboratoriju za molekularnu biologiju u Cambridgeu (LMB). Većina istraživački instituti neprestano maltretirajući svoje zaposlenike u iščekivanju novih otkrića, no LMB je dopustio zaposlenicima da ozbiljno porade na problemu. Tako je Sutherland mogao mirno razmišljati o tome zašto je tako teško stvoriti RNA nukleotide, a tijekom nekoliko godina razvio je alternativni pristup.

Kao rezultat toga, Sutherland je došao do potpuno novog pogleda na podrijetlo života, koji se sastojao u činjenici da su sve ključne komponente života mogle nastati u isto vrijeme.

Skromna zgrada Laboratorija za molekularnu biologiju u Cambridgeu.

Sretan slučaj molekula i okolnosti

"Nekoliko ključnih aspekata kemije RNK nije djelovalo odjednom", objašnjava Sutherland. Svaki RNA nukleotid sastoji se od šećera, baze i fosfata. Ali u praksi je bilo nemoguće prisiliti šećer i bazu na interakciju. Molekule jednostavno nisu bile pravog oblika.

Stoga je Sutherland počeo eksperimentirati s drugim tvarima. Kao rezultat toga, njegov tim je stvorio 5 jednostavnih molekula, koje se sastoje od različite vrste šećera i cijanamida, koji je, kao što ime sugerira, srodan cijanidu. Te su tvari prošle kroz niz kemijskih reakcija, koje su na kraju dovele do stvaranja dva od četiri nukleotida.

Bez sumnje, to je bio uspjeh koji je odmah podigao Sutherlandov ugled.

Mnogim se promatračima činilo da je to još jedan dokaz u korist teorije "RNK svijeta". No sam Sutherland to je vidio drugačije.

"Klasična" hipoteza "RNK svijeta" fokusirala se na činjenicu da je u prvim organizmima RNK bila odgovorna za sve životne funkcije. Ali Sutherland tu tvrdnju naziva "beznadno optimističnom". On smatra da je RNK u njima sudjelovala, ali nije bila jedina komponenta važna za preživljavanje.

Sutherland je bio inspiriran najnovijim radom Jacka Szostaka, koji je kombinirao koncept "primalne samoreplikacije" "RNK svijeta" s idejama "primarne kompartmentalizacije" Piera Luigija Luisija.

Kako stvoriti živu ćeliju od nule

Sutherlandovu pozornost privukao je zanimljiv detalj u sintezi nukleotida, koji se isprva činio slučajnim.

Posljednji korak u Sutherlandovim eksperimentima uvijek je bio dodatak fosfata nukleotidu. Ali kasnije je shvatio da to treba dodati od samog početka jer fosfat ubrzava reakcije u ranim fazama.

Činilo se da početni dodatak fosfata samo povećava slučajnost reakcije, ali Sutherland je uspio shvatiti da je ta slučajnost korisna.

To ga je natjeralo na to razmišljanje mješavine trebaju biti nasumične. Na ranoj Zemlji, najvjerojatnije, puno je kemikalija plutalo u jednoj lokvi. Naravno, mješavine ne bi trebale nalikovati močvarnim vodama, jer morate pronaći optimalnu razinu slučajnosti.

Stvorene 1950. godine, ranije spomenute mješavine Stanleya Millera bile su puno kaotičnije od Sutherlandove mješavine. Sadržale su biološke molekule, ali, kako kaže Sutherland, "bilo ih je malo, a pratio ih je puno veći broj nebioloških spojeva".

Sutherland je smatrao da uvjeti Millerova eksperimenta nisu bili dovoljno čisti. Smjesa je bila previše kaotična, zbog čega su se potrebne tvari jednostavno izgubile u njoj.

Stoga je Sutherland odlučio pokupiti "kemiju Zlatokose": ne toliko pretrpanu raznim tvarima da postane beskorisna, ali ni tako jednostavnu da bi bile ograničene u svojim mogućnostima.

Bilo je potrebno stvoriti kompliciranu smjesu u kojoj bi se sve komponente života mogle istovremeno formirati, a zatim sjediniti.

Primordijalno jezerce i nastanak života u nekoliko minuta

Jednostavno rečeno, zamislite da je prije 4 milijarde godina na Zemlji postojalo malo jezero. Dugi niz godina u njemu su se stvarale potrebne tvari, sve dok se smjesa nije stekla kemijski sastav, koji je potreban za početak procesa. A onda je nastala prva stanica, možda u samo nekoliko minuta.

Ovo može zvučati fantastično, poput tvrdnji srednjovjekovnih alkemičara. Ali Sutherland je počeo imati dokaze.

Od 2009. dokazuje da se iste tvari od kojih su nastala njegova prva dva RNA nukleotida mogu koristiti za stvaranje drugih molekula važnih za svaki živi organizam.

Očigledni sljedeći korak bio je stvaranje drugih RNA nukleotida. S tim se Sutherland još nije nosio, ali je 2010. demonstrirao molekule slične ovoj, koje bi se potencijalno mogle pretvoriti u nukleotide.

A 2013. skupljao je prekursore aminokiselina. Ovaj put, dodao je bakreni cijanid da izazove potrebnu reakciju.

Tvari na bazi cijanida bile su prisutne u mnogim eksperimentima, a 2015. Sutherland ih je ponovno upotrijebio. Pokazao je da je s istim skupom tvari moguće stvoriti prekursore lipida – molekule koje čine stanične stijenke. Reakcija se odvijala pod utjecajem ultraljubičastog svjetla, a u njoj su sudjelovali sumpor i bakar koji su pomogli ubrzanju procesa.

"Svi građevni blokovi [nastali] iz zajedničke jezgre kemijskih reakcija", objašnjava Szostak.

Ako je Sutherland u pravu, onda je naš pogled na podrijetlo života bio fundamentalno pogrešan zadnjih 40 godina.

Od trenutka kada su znanstvenici vidjeli koliko je složena konstrukcija stanice, svi su bili usredotočeni na ideju da su prve stanice sastavljene zajedno. postupno, element po element.

Otkako je Leslie Orgel došao na ideju da je RNK prva, istraživači su "pokušavali uzeti jedan element i potom dati da on stvori ostatak", kaže Sutherland. I sam smatra da je potrebno stvarati sve odjednom.

Kaos je nužan uvjet za život

"Osporili smo ideju da je stanica presložena da bi nastala odjednom", kaže Sutherland. "Kao što možete vidjeti, možete stvoriti građevne blokove za sve sustave u isto vrijeme."

Shostak čak sumnja da je većina pokušaja stvaranja molekula života i njihovog sklapanja u žive stanice propala iz istog razloga: previše sterilnih eksperimentalnih uvjeta.

Znanstvenici su uzeli potrebne tvari i potpuno zaboravili na one koje su možda postojale i na ranoj Zemlji. Ali Sutherlandov rad pokazuje da dodavanje novih tvari u smjesu stvara složenije spojeve.

S time se susreo i sam Shostak 2005. kada je pokušao uvesti enzim RNA u svoje protostanice. Enzimu je bio potreban magnezij, koji je uništio membranu protoćelija.

Rješenje je bilo elegantno. Umjesto da stvarate vezikule od samo jedne masne kiseline, stvorite ih od mješavine dviju kiselina. Rezultirajuće vezikule mogle bi se nositi s magnezijem, što znači da bi mogle poslužiti kao "nosači" za RNA enzime.

Štoviše, Szostak kaže da su prvi geni vjerojatno bili inherentno slučajni.

Moderni organizmi koriste čistu DNK za prijenos gena, ali je vjerojatno da čista DNK nije postojala u početku. Na njegovom mjestu mogla bi biti mješavina RNA nukleotida i DNA nukleotida.

Szostak je 2012. pokazao da se takva smjesa može sastaviti u "mozaične" molekule koje izgledaju i ponašaju se poput čiste RNK. I to dokazuje da teorija miješanih molekula RNA i DNA ima pravo postojati.

Ti eksperimenti su govorili o sljedećem - nije važno jesu li prvi organizmi mogli imati čistu RNA ili čistu DNA.

"Zapravo sam se vratio ideji da je prvi polimer bio sličan RNK, ali je izgledao malo kaotičnije", kaže Szostak.

RNA alternative

Moguće je da bi sada moglo postojati više alternativa RNK, uz već postojeće TNC i PNA o kojima se ranije govorilo. Ne znamo jesu li postojali na ranoj Zemlji, ali čak i da jesu, prvi organizmi su ih možda koristili zajedno s RNK.

To više nije bio "Svijet RNK", već "Svijet nečega-samo-nije".

Iz svega se može izvući sljedeća pouka - samostvaranje prve žive stanice uopće nije bilo tako teško kao što nam se prije činilo. Da, stanice su složeni strojevi. Ali, kako se pokazalo, oni će raditi, iako ne savršeno, čak i ako su "nasumično zaslijepljeni" od improviziranih materijala.

Nakon što su se pojavili, tako grubi u smislu strukture stanice, činilo bi se da su imali male šanse preživjeti na ranoj Zemlji. S druge strane, nisu imali konkurenciju, nisu im prijetili nikakvi predatori, pa je život na iskonskoj Zemlji u mnogočemu bio lakši nego sada.

Ali postoji jedno "Ali"

Ali postoji jedan problem koji ni Sutherland ni Shostak nisu mogli riješiti, a on je prilično ozbiljan.

Prvi organizam je morao imati neki oblik metabolizma. Život je od samog početka morao imati sposobnost primanja energije, inače bi ovaj život nestao.

U ovoj se točki Sutherland složio s idejama Mikea Russella, Billa Martina i drugih zagovornika "primarnog metabolizma".

“Pobornici teorija o “RNK svijetu” i “primarnom metabolizmu” uzalud su se međusobno prepirali. Obje strane imale su dobre argumente”, objašnjava Sutherland.

“Metabolizam je nekako negdje krenuo”, piše Shostak. “Ali ovo je ono što je postalo izvor kemijska energija je veliko pitanje.”

Čak i ako Martin i Russell nisu u pravu da je život započeo u dubokim morskim otvorima, mnogi dijelovi njihove teorije su blizu istine. Prvi je važna uloga metala u nastanku života.

Mnogi enzimi u prirodi imaju metalni atom u svojoj jezgri. To je obično "aktivni" dio enzima, dok je ostatak molekule potporna struktura.

U prvom životu kompleksni enzimi nisu mogli biti prisutni, pa je najvjerojatnije koristio "gole" metale kao katalizatore.

Katalizatori i enzimi

O istome je govorio i Günther Wachtenshauser kada je sugerirao da je život nastao na željeznom piritu. Russell također naglašava da je voda u hidrotermalnim izvorima bogata metalima koji mogu biti katalizatori, a Martinovo istraživanje posljednjeg univerzalnog zajedničkog pretka u modernim bakterijama ukazuje na prisutnost mnogih enzima na bazi željeza u njoj.

Sve ovo sugerira da su se mnoge od Sutherlandovih kemijskih reakcija odvijale uspješno samo na račun bakra (i sumpora, kako je naglasio Wachtershauser), te da je RNA u Shostakovim protostanicama potreban magnezij.

Moglo bi se ispostaviti da su hidrotermalni izvori također važni za stvaranje života.

"Ako pogledate moderni metabolizam, možete vidjeti elemente koji govore sami za sebe, poput nakupina željeza i sumpora", objašnjava Shostak. "Ovo se uklapa u ideju da je život nastao u ili blizu otvora gdje je voda zasićena željezom i sumporom."

Uz to, postoji samo jedna stvar za dodati. Ako su Sutherland i Shostak na pravom putu, onda je jedan aspekt teorije otvora definitivno pogrešan: život nije mogao započeti u morskim dubinama.

„Mi smo otvorili kemijski procesi jako ovisi o ultraljubičastom zračenju,” kaže Sutherland.

Jedini izvor takvog zračenja je Sunce, pa se reakcije moraju odvijati neposredno pod njegovim zrakama. Time se izostavlja verzija s otvorima za duboko more.

Šostak se slaže da se morske dubine ne mogu smatrati kolijevkom života. "Najgora stvar je što su izolirani od interakcije s atmosferom, koja je izvor energetski bogatih izvornih materijala poput cijanida."

Ali svi ti problemi ne čine teoriju hidrotermalnih izvora beskorisnom. Možda su ti otvori bili smješteni u plitkoj vodi, gdje su imali pristup sunčevoj svjetlosti i cijanidu.

Život nije nastao u oceanu, već na kopnu

Armen Mulkidzhanyan predložio je alternativu. Što ako je život nastao u vodi, ali ne u oceanu, nego na kopnu? Naime - u vulkanskom jezercu.

Mulkidzhanian je skrenuo pozornost na kemijski sastav stanica: posebno na to koje tvari prihvaćaju, a koje odbijaju. Pokazalo se da stanice bilo kojeg organizma sadrže puno fosfata, kalija i drugih metala, s izuzetkom natrija.

Moderne stanice održavaju ravnotežu metala pumpajući ih iz okoliša, ali prve stanice nisu imale takvu priliku - mehanizam pumpanja još nije bio razvijen. Stoga je Mulkidzhanian predložio da su se prve stanice pojavile tamo gdje je postojao približan skup tvari koje čine današnje stanice.

Time se ocean odmah briše s popisa potencijalnih kolijevki života. Žive stanice imaju mnogo više kalija i fosfata, a mnogo manje natrija nego što to sadrži ocean.

Prema ovoj teoriji, prikladniji su geotermalni izvori u blizini vulkana. Ova jezerca sadrže istu mješavinu metala kao i kavezi.

Shostak toplo podržava ideju. “Čini mi se da bi idealno mjesto za sve uvjete bilo plitko jezero ili ribnjak u geotermalno aktivnom području”, potvrđuje. "Potrebni su nam hidrotermalni izvori, ali ne duboka voda, već slični onima koji se nalaze u vulkanski aktivnim područjima poput Yellowstonea."

Sutherlandove kemijske reakcije mogle bi se odvijati na takvom mjestu. Izvori imaju potreban skup tvari, razina vode varira tako da neka područja s vremena na vrijeme presuše, a sunčevih ultraljubičastih zraka ne nedostaje.

Štoviše, Shostak kaže da su takva jezera odlična za njegove protostanice.

"Protostanice općenito održavaju nisku temperaturu, što je dobro za kopiranje RNK i druge vrste jednostavnog metabolizma", kaže Szostak. "Ali s vremena na vrijeme oni se nakratko zagriju, što pomaže u odvajanju RNA niti i priprema ih za daljnju samoreplikaciju." Tokovi hladne ili vruće vode također mogu pomoći u diobi protostanica.

Geotermalni izvori u blizini vulkana mogli bi postati rodno mjesto života.

Meteoriti bi mogli pomoći životu

Na temelju svih postojećih argumenata, Sutherland nudi i treću opciju - mjesto gdje je pao meteorit.

Zemlja je redovito bila izložena kišama meteora u prvih 500 milijuna godina postojanja - one padaju do danas, ali puno rjeđe. Mjesto udara meteorita pristojne veličine moglo bi stvoriti iste uvjete kao i jezera o kojima je Mulkidzhanian govorio.

Prvo, meteoriti su uglavnom napravljeni od metala. A mjesta na koja padaju često su bogata metalima poput željeza i sumpora. I što je najvažnije, na mjestima pada meteorita dolazi do utiskivanja zemljine kore, što dovodi do geotermalne aktivnosti i pojave tople vode.

Sutherland opisuje male rijeke i potoke koji teku niz strane novoformiranih kratera koji izvlače tvari na bazi cijanida iz stijena, a sve to pod utjecajem ultraljubičastih zraka. Svaka rječica nosi malo drugačiju mješavinu tvari, tako da na kraju dolazi do različitih reakcija i stvara se cijeli niz organskih tvari.

Na kraju se potoci spajaju u vulkansko jezero na dnu kratera. Možda su se u takvom ribnjaku u jednom trenutku sakupile sve potrebne tvari iz kojih su nastale prve protostanice.

"To je vrlo specifičan tijek događaja", slaže se Sutherland. Ali on se tome priklanja na temelju pronađenih kemijskih reakcija: "Ovo je jedini tijek događaja u kojem bi se mogle odvijati sve reakcije prikazane u mojim eksperimentima."

Shostak još nije potpuno uvjeren u to, ali se slaže da Sutherlandove ideje zaslužuju veliku pozornost: “Čini mi se da bi se ovi događaji mogli dogoditi na mjestu pada meteorita. Ali također mi se sviđa ideja o vulkanskim sustavima. Postoje jaki argumenti u korist obje verzije.

Kada ćemo dobiti odgovor na pitanje: kako je nastao život?

Rasprava, čini se, neće uskoro prestati, a znanstvenici neće odmah doći do zajedničkog mišljenja. Odluka će se donijeti na temelju pokusa s kemijskim reakcijama i protoćelijama. Ako se pokaže da jednoj od opcija nedostaje ključna tvar ili se koristi tvar koja uništava protostanice, tada se ona prepoznaje kao netočna.

To znači da smo prvi put u povijesti na pragu najpotpunijeg objašnjenja kako je život nastao.

"Ciljevi se više ne čine nemogućima", optimistično kaže Sutherland.

Do sada je pristup "sve odjednom" Shostaka i Sutherlanda samo gruba skica. Ali svaki od argumenata ovog pristupa dokazan je desetljećima eksperimenata.

Ovaj koncept se temelji na svim pristupima koji su postojali prije. Kombinira sve uspješne razvoje, dok u isto vrijeme rješava pojedinačne probleme svakog pristupa.

Na primjer, on ne pobija Russellovu teoriju o hidrotermalnim izvorima, već koristi njezine najuspješnije elemente.

Što se dogodilo prije 4 milijarde godina

Ne znamo sa sigurnošću što se dogodilo prije 4 milijarde godina.

“Čak i ako napravite reaktor iz kojeg će E. coli iskočiti... ne možete reći da je ovo reprodukcija tog prvog života”, kaže Martin.

Najbolje što možemo učiniti je zamisliti tijek događaja, podupirući svoju viziju dokazima: kemijskim eksperimentima, svim saznanjima o ranoj Zemlji i svime što biologija kaže o ranim oblicima života.

Na kraju, nakon stoljeća intenzivnih napora, vidjet ćemo kako počinje nazirati priča o pravom tijeku događaja.

To znači da se približavamo najvećoj podjeli u povijesti čovječanstva: podjeli na one koji znaju povijest nastanka života i one koji nisu doživjeli ovaj trenutak, pa ga stoga nikada neće ni moći saznati.

Svi oni koji nisu doživjeli objavljivanje Darwinovog djela O podrijetlu vrsta 1859. umrli su bez ikakve ideje o podrijetlu čovjeka, jer nisu znali ništa o evoluciji. Ali danas svatko, s izuzetkom nekoliko izoliranih zajednica, može saznati istinu o našem odnosu s drugim predstavnicima životinjskog svijeta.

Na isti su način svi koji su rođeni nakon ulaska Jurija Gagarina u Zemljinu orbitu postali članovi društva koje je sposobno putovati u druge svjetove. I iako ga nije posjetio svaki stanovnik planeta, putovanje u svemir već je postalo moderna stvarnost.

nova stvarnost

Ove činjenice neprimjetno mijenjaju našu percepciju svijeta. Čine nas mudrijima. Evolucija nas uči da cijenimo svako živo biće, jer se svi možemo smatrati rođacima, makar i dalekim. Putovanje u svemir uči nas da svoj planet promatramo izvana kako bismo shvatili koliko je jedinstven i krhak.

Neki od ljudi koji sada žive uskoro će biti prvi u povijesti koji će moći reći o svom podrijetlu. Znat će za zajedničkog pretka i gdje je živio.

Ovo saznanje će nas promijeniti. Sa čisto znanstvenog gledišta, to će nam dati ideju o šansama za nastanak života u svemiru i gdje ga tražiti. Otkrit će nam i bit života.

Ali možemo samo nagađati kakva će se mudrost pojaviti pred nama u trenutku kada se otkrije tajna nastanka života. Svakim mjesecom i godinom sve smo bliže rješenju velika misterija porijeklo života na našem planetu. Upravo sada dok čitate ove retke dolazi do novih otkrića.

Pročitajte također:

Podijelite ovaj članak

Općeprihvaćena teorija je da je cijeli svemir bio sabijen na veličinu protona, ali se nakon snažne eksplozije proširio u beskonačnost. Ovaj događaj dogodio se prije otprilike 10 milijardi godina i kao rezultat toga, svemir je bio ispunjen kozmičkom prašinom, od koje su se počele formirati zvijezde i planeti oko njih. Zemlja je, prema svemirskim standardima, vrlo mlad planet, nastala je prije otprilike pet milijardi godina, no kako je na njoj nastao život? Znanstvenici još uvijek ne mogu pronaći definitivan odgovor na ovo pitanje.

Prema Darwinovoj teoriji, život na Zemlji nastao je čim su se uspostavili odgovarajući uvjeti, odnosno pojavila atmosfera, temperatura koja je osiguravala odvijanje životnih procesa i vode. Prema riječima znanstvenika, prvi najjednostavniji jednostanični organizmi pojavili su se upravo pod utjecajem Sunca na vodu. Kasnije su evoluirali u smeđe alge i druge biljne vrste. Dakle, ako slijedite ovo pravilo, sve višestanične vrste na planetu razvile su se iz biljaka. Odgovor na najvažnije pitanje još nije dobiven: "Kako se život može pojaviti ni iz čega, čak i pod utjecajem Sunca?". Dovoljno je provesti jednostavan pokus - u staklenku uliti vodu iz bunara, zatim je hermetički zatvoriti i staviti na sunčevu svjetlost. U svakom slučaju, tekućina će ostati ista kao što je bila, može doći do mikroskopskih promjena u njenom sastavu, ali mikroorganizmi se tamo neće pojaviti. Izvedemo li isti pokus s otvorena staklenka, tada će za nekoliko dana biti moguće primijetiti kako se zidovi počinju prekrivati ​​slojem jednostaničnih algi.

Na temelju toga možemo reći da je za nastanak života, pa čak i njegovih najjednostavnijih oblika, potrebno vanjsko uplitanje. Naravno, verzija o neovisnom podrijetlu vrsta vrlo je primamljiva jer dokazuje navodnu neovisnost čovječanstva, koje nije dužno ni Bogu ni izvanzemaljcima s drugih planeta.

U posljednje vrijeme sve je više pristaša kozmičkog porijekla, kako čovjeka, tako i cijele biosfere. Začudo, međutim, istraživači u svojim istraživanjima kombiniraju ne samo pozivanje na artefakte koji su već pronađeni ili se nalaze, već i na Bibliju. Ako tumačimo ono što je tamo napisano, običnim jezikom, onda možemo povući analogije ne s čudima, već s sasvim objašnjivim fizičkim pojavama. Na temelju ovog materijala postoji određeni viši um, koji je planet naselio živim bićima, kao i ljudski rod. Knjiga kaže da je Bog stvorio čovjeka na svoju sliku i priliku, odnosno moguće je da smo mi kopija, u svakom slučaju, izvana ponavljamo svog stvoritelja.

Čovjek je biorobot – odnosno umjetno stvoren organizam s inteligencijom, s ugrađenom mogućnošću samousavršavanja. Moguće je da je trenutak ljudskog naseljavanja planeta upravo opisan u epizodi kada su Adam i Eva protjerani iz rajskog vrta na Zemlju, gdje su se morali samostalno prilagođavati surovim životnim uvjetima. Vrlo je moguće da Rajski vrt znači mjesto gdje su bioroboti koje je izradio kreator testirani u stakleničkim uvjetima i nakon provjere njihove učinkovitosti pušteni u surovu stvarnost.

Naravno, ostaje pitanje: “Što je s raznolikošću životinjskih vrsta u ovom slučaju? Uostalom, Stvoritelj nije mogao stvoriti vrste, podvrste i redove, sve do jednostaničnih bića? Pretpostavlja se da se ovdje ipak odvijala evolucija, ali ubrzanija i pod kontrolom kreatora. Nemoguće je ne poreći činjenicu da u svakoj vrsti životinja još uvijek postoje znakovi vrste koja prethodi evolucijskoj ljestvici. Ptice su vrlo slične gmazovima, posebno u izduženom obliku kljuna i kože šapa. Obrisi gmazova, pak, jako nalikuju ribama, ali mnogi su sisavci apsorbirali znakove nekoliko prethodnih vrsta odjednom. Gledajući mačku, lako možete pogoditi znakove i gmazova i vodozemaca. Ljubav prema toplom mjestu, najvjerojatnije se mačkama prenosi u genima, a unatoč činjenici da su toplokrvne, uvijek radije žive tamo gdje postoji izvor topline. Ista je osobina karakteristična za hladnokrvne životinje koje ne mogu same stvarati toplinu. Pažljivo proučavajući mačje oko, možete vidjeti da je vrlo slično očima krokodila, a oblik glave, uz male promjene, podsjeća na zmijski. Ponekad se stječe dojam da je netko radio na stvaranju pogleda, na isti način kao što rade, primjerice, dizajneri nekog proizvođača automobila, uzimajući šasiju prethodnog automobila kao osnovu i dodajući nekoliko izmjena.

Ako je to tako, onda ne čudi da su neke od životinjskih vrsta jednostavno zbunjujuće, povezane sa situacijom kada sklop nema dijelova i koristi ono što je dostupno. Posebno je mnogo primjera takvih životinja u Australiji. Osim klokana, koji spada u glodavce, ali ima snažan mišićno-koštani sustav poput konja, postoje i druge zanimljive vrste, poput kljunara. Ova životinja spada u sisavce, ali se razmnožava poput ptica - nosi jaja i ima koštani kljun sličan guščjem. Struktura njegovog tijela vrlo je slična dabru, a rođeni mladunci hrane se mlijekom ne kroz majčine bradavice, već ližući tekućinu koja strši s površine trbuha. Jesu li sami kreatori obavili tako mukotrpan posao ili su samo postavili osnovni smjer razvoja, a formiranje pojedinih podvrsta već se odvijalo samostalno - danas ovo pitanje ostaje otvoreno.

Varijante evolucije mogu se promatrati iz različitih kutova, no većina se istraživača ipak slaže da je sama evolucija, ako se dogodila, samo posljedica, no uzrok tek treba razjasniti. Ništa manje popularno je mišljenje da je uzrok pojave života na Zemlji bio pad meteorita, na kojem su najjednostavniji jednostanični organizmi bili u smrznutom stanju. Budući da je do tada na planetu već bila uspostavljena topla klima, a drevni svjetski ocean zauzimao je većinu površine, stvoreni su svi uvjeti za kasniji razvoj života. Postoji i verzija da su meteorit zapravo poslala inteligentna bića upravo u svrhu naseljavanja planeta, koji također nije lišen prava na postojanje.

Umjesto meteorita, mogao bi postojati samo optički informacijski snop, na primjer, poslan iz drugog svemira ili čak druge dimenzije. Doista, zašto bi tako visoko razvijena bića poslala nešto materijalno preko milijardi svjetlosnih godina? Sa svojim stupnjem razvoja odavno su mogli otkriti mogućnosti teleportacije i slobodno djelovati u prostoru i vremenu, pojavljujući se točno tamo gdje je potrebno. Informacije prenesene uz pomoć zrake materijalizirale su se ovdje na zemlji u istim organizmima i tako je pokrenut proces evolucije.

Naravno, život nije mogao izazvati samo slučajno doletio meteorit, verzija da bi Mars mogao postati donor također ima mnogo pristalica. Misterij ovog planeta još uvijek se ne može riješiti. Sve što znanstvenici imaju u rukama su slike crvene površine istanjene dubokim udubljenjima, misteriozno lice, najvjerojatnije obilježje reljefa, te manji uzorci tla. Milijarde dolara potrošene su na dizajn i lansiranje vozila, ali većina tih pokušaja nije dala rezultate. Čini se da neka sila na ovoj planeti tvrdoglavo odbija kontakt sa zemljanima.

Pretpostavlja se da je Mars nekoć bio naseljen i bogat prirodni resursi, poput Zemlje, ali je naknadno njeno magnetsko polje oslabilo. To je dovelo do činjenice da je većina atmosfere i vlage pobjegla u svemir, kao rezultat toga, tijelo planeta ostalo je bez zaštite od oštrog ultraljubičastog zračenja. Moguće je da su stanovnici Marsa imali potrebno znanje i mogli neke vrste životinja preseliti na susjedni planet, sami se preseliti ili poslati kapsulu s mikroorganizmima.

Potraga za izvorom života trajat će još jako dugo, jer sa svakim novim otkrićem u znanosti, a posebno genetici, moguće je samo malo podići veo misterije o podrijetlu čovječanstva, što pak dovodi do pojava novih hipoteza. Ipak, kakav god bio odgovor na ovo pitanje, malo je vjerojatno da će biti poznat sve dok se osoba ne nauči osjećati odgovornom za svoj jedinstveni planet na kojem je imala sreću živjeti.

Nisu pronađene srodne veze



Tako je lijepo znati da se planeta Zemlja pokazala najprikladnijom za razne oblike života. Tamo su idealni temperaturni uvjeti, dovoljno zraka, kisika i sigurnog svjetla. Teško je povjerovati da se to nikada nije dogodilo. Ili gotovo ništa osim rastaljene kozmičke mase neodređenog oblika, koja pluta u nultoj gravitaciji. Ali prvo o svemu.

Eksplozija na globalnoj razini

Rane teorije o postanku svemira

Znanstvenici su iznijeli različite hipoteze kako bi objasnili rođenje Zemlje. U 18. stoljeću Francuzi su tvrdili da je uzrok kozmička katastrofa koja je nastala sudarom Sunca s kometom. Britanci su tvrdili da je asteroid koji je proletio pokraj zvijezde odsjekao njezin dio, iz kojeg su se kasnije pojavila brojna nebeska tijela.

Njemački umovi su krenuli dalje. Prototipom nastanka planeta Sunčevog sustava smatrali su hladni oblak prašine nevjerojatne veličine. Kasnije je odlučeno da je prašina užarena. Jedno je jasno: nastanak Zemlje neraskidivo je povezan s nastankom svih planeta i zvijezda koji čine Sunčev sustav.

Povezani materijali:

Što je crna rupa i zašto privlači?

Danas su astronomi i fizičari jednoglasni u mišljenju da je svemir nastao nakon Velikog praska. Prije nekoliko milijardi godina, ogromna vatrena kugla eksplodirala je u komade u svemiru. To je izazvalo gigantsko izbacivanje materije, čije su čestice posjedovale kolosalnu energiju. Upravo je snaga potonjeg spriječila elemente da stvore atome, prisiljavajući ih da se međusobno odbijaju. Tome je doprinijela i visoka temperatura (oko milijardu stupnjeva). Ali nakon milijun godina, svemir se ohladio na oko 4000º. Od tog trenutka počelo je privlačenje i stvaranje atoma lakih plinovitih tvari (vodika i helija).

S vremenom su se grupirale u klastere koji se nazivaju maglice. To su bili prototipovi budućih nebeskih tijela. Postupno su se čestice unutra okretale sve brže i brže, povećavajući temperaturu i energiju, uzrokujući skupljanje maglice. Nakon što je dosegla kritičnu točku, u određenom trenutku pokrenuta je termonuklearna reakcija koja je pridonijela stvaranju jezgre. Tako je rođeno jarko sunce.

Povezani materijali:

Najviše glavni planeti Svemir

Nastanak Zemlje - od plinovitog do krutog

Mlada svjetiljka posjedovala je snažne gravitacijske sile. Njihov utjecaj uzrokovao je formiranje drugih planeta na različitim udaljenostima od nakupina kozmičke prašine i plinova, uključujući i Zemlju. Ako usporedimo sastav različitih nebeskih tijela Sunčev sustav, postaje jasno da nisu isti.