0

Կենսաստեղծության տեսություն

1947 թվականին Օպարին-Հալդեյնի կենսաքիմիական էվոլյուցիայի վարկածի հիման վրա անգլիացի հետազոտող Ջոն Բերնալը ձևակերպել է. ժամանակակից տեսություներկրի վրա կյանքի ծագումը, որը կոչվում է կենսաբանության տեսություն(գր. bios- կյանքը և poiesis- ստեղծում):

Այն ներառում էր երեք փուլ.

• օրգանական մոնոմերների աբիոգեն առաջացում;

• կենսաբանական պոլիմերների ձևավորում;

• թաղանթային կառուցվածքների և առաջնային օրգանիզմների՝ պրոբիոնների ձևավորումը։

Օրգանական մոնոմերների աբիոգեն առաջացում

Մեր մոլորակը առաջացել է մոտ 4,6 միլիարդ տարի առաջ:

Կրթություն երկրի ընդերքըուղեկցվում է ակտիվ հրաբխային ակտիվությամբ: Առաջնային մթնոլորտում կուտակված գազեր. և շատ ուրիշներ։ Նման գազերը ներկայումս մթնոլորտ են արտանետվում հրաբխային ժայթքման ժամանակ:

Ջուրը, անընդհատ գոլորշիանալով Երկրի մակերևույթից, խտացել է մթնոլորտի վերին շերտերում և կրկին անձրեւի տեսքով թափվել է տաք երկրի մակերեսին։ Ջերմաստիճանի աստիճանական նվազումը հանգեցրեց նրան, որ Երկրի վրա անձրևներ են տեղացել՝ ուղեկցվելով շարունակական ամպրոպներով։ Երկրի մակերեսին սկսեցին ձևավորվել ջրային մարմիններ։

Մթնոլորտային գազերը և այն նյութերը, որոնք դուրս են բերվել երկրի ընդերքից, լուծվել են տաք ջրում։ Մթնոլորտում հաճախակի և ուժեղ էլեկտրական կայծակնային արտանետումների, Արեգակից եկող հզոր ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման և ակտիվ հրաբխային ակտիվության ազդեցության տակ, որն ուղեկցվում էր ռադիոակտիվ միացությունների՝ ամենապարզ օրգանական նյութերի (ֆորմալդեհիդ, գլիցերին, ամինաթթուներ, միզանյութեր) արտանետումներով։ , կաթնաթթու) առաջացել են։

Քանի որ մթնոլորտում դեռ ազատ թթվածին չկար, այդ միացությունները ջրի մեջ էին մտնում հին օվկիանոս, չէին օքսիդացել և կարող էին կուտակվել՝ կառուցվածքով ավելի բարդանալով և առաջացնելով խտ «առաջնային արգանակ» - տերմին, որը ներմուծել է Ա.Ի.Օպարինը: Օրգանական նյութերը, միլիոնավոր տարիներ կուտակվելով հին օվկիանոսի ջրում, առաջացրել են խտացված լուծույթ կամ «առաջնային ապուր»։

Կենսաբանական պոլիմերների և կոացերվատների առաջացում

Կենսաքիմիական էվոլյուցիայի առաջին փուլը հաստատվել է բազմաթիվ փորձերով, սակայն այն, ինչ տեղի ունեցավ հաջորդ փուլում, գիտնականները կարող են միայն կռահել՝ հիմնվելով քիմիայի և մոլեկուլային կենսաբանության գիտելիքների վրա:

Ըստ երևույթին, ձևավորված ամենապարզ օրգանական նյութերը փոխազդում են միմյանց և ջրային մարմիններ մտնող անօրգանական միացությունների հետ։ Ճարպաթթուները, արձագանքելով սպիրտների հետ, առաջացրել են լիպիդներ, որոնք ջրային մարմինների մակերեսին առաջացրել են ճարպային թաղանթներ։ Ամինաթթուները միանում են միմյանց՝ առաջացնելով պեպտիդներ։ կարևոր իրադարձությունԱյս փուլը նուկլեինաթթուների առաջացումն էր՝ մոլեկուլներ, որոնք ունակ են կրկնապատկվել:

Ժամանակակից կենսաքիմիկոսները կարծում են, որ առաջինը ձևավորվել են ՌՆԹ-ի կարճ շղթաներ, որոնք կարող են սինթեզվել ինքնուրույն՝ առանց հատուկ ֆերմենտների մասնակցության։ Նուկլեինաթթուների առաջացումը և դրանց փոխազդեցությունը սպիտակուցների հետ դարձել է կյանքի առաջացման անհրաժեշտ նախադրյալ, որը հիմնված է մատրիցային սինթեզի և նյութափոխանակության ռեակցիաների վրա։

Ա.Ի.Օպարինը հավատում էր, որ կենսական դերանշունչը կենդանի վերածվելու մեջ պատկանում էր սպիտակուցներին։ Կառուցվածքի առանձնահատկությունների պատճառով այս մոլեկուլները կարողանում են ձևավորել թրոմբներ՝ կոլոիդային բարդույթներ, որոնք դեպի իրենց են ձգում ջրի մոլեկուլները։ Նման համալիրները, միաձուլվելով միմյանց հետ, առաջացրել են կոացերվատներ՝ մնացած ջրային զանգվածից մեկուսացված կառույցներ։ կոակերվացնում էկարողացել են նյութեր փոխանակել միջավայրըև ընտրողաբար կուտակում են տարբեր միացություններ։ Մետաղների իոնների կլանումը կոացերվատների կողմից հանգեցրեց ֆերմենտների առաջացմանը։ Կոացերվատներում առկա սպիտակուցները պաշտպանված են նուկլեինաթթուներուլտրամանուշակագույն ճառագայթման վնասակար ազդեցությունից: Այս կարգի համակարգերն արդեն ունեին կյանքի որոշ նշաններ, սակայն չունեին կենսաբանական թաղանթ՝ դրանք վերածելու առաջին կենդանի օրգանիզմների:

coacervatus(լատ. coacervatio- կուտակում կույտում, կուտակում) - կոլոիդի (լուծվող նյութի) ավելի բարձր կոնցենտրացիայով թրոմբներ, քան նույնի մնացած լուծույթում. քիմիական բաղադրությունը.

Կոացերվատները ձևավորվում են սպիտակուցների և նուկլեինաթթուների խտացված լուծույթներում։ Նրանք կարողանում են կլանել տարբեր նյութեր. Ներսում գտնվող լուծույթից կաթիլներ են գալիս քիմիական միացություններ, որոնք փոխակերպվում են կոացերվատ կաթիլներով տեղի ունեցող ռեակցիաների արդյունքում և արտանետվում շրջակա միջավայր։

«Coacervate» հասկացությունը կարևոր է Երկրի վրա կյանքի ծագման մասին մի շարք վարկածներում:

Մեմբրանային կառուցվածքների և առաջնային օրգանիզմների (պրոբիոնների) ձևավորում.

Ինչպե՞ս են ձևավորվում թաղանթները: վաղ փուլերըկյանքի ծագումը?

Ջրամբարների մակերեսները պատվել են ճարպային թաղանթներով։ Լիպիդային մոլեկուլների երկար ոչ բևեռային ածխաջրածնային «պոչերը» դուրս են ցցվել, իսկ լիցքավորված «գլուխները» վերածվել են ջրի։ Ջրային մարմիններում լուծված պոլիպեպտիդների և նուկլեինաթթուների մոլեկուլները կարող են ներծծվել լիպիդային թաղանթի մակերևույթի վրա լիցքավորված «գլուխների» նկատմամբ էլեկտրական ձգողականության պատճառով: Երբ քամին պոռթկում է, մակերեսային թաղանթը թեքվել է, փուչիկները կարող են պոկվել դրանից: Նման փուչիկները քամին օդ բարձրացրել են, իսկ երբ դրանք ընկել են ջրամբարի մակերես, ծածկվել են երկրորդ լիպիդային շերտով։ Դա պայմանավորված էր միմյանց դեմ ուղղված լիպիդների ոչ բևեռային «պոչերի» հիդրոֆոբ փոխազդեցությամբ։ Նման երկշերտ լիպիդային թաղանթը զարմանալիորեն հիշեցնում է մեզ ժամանակակից կենսաբանական թաղանթի մասին և, հնարավոր է, կարող է լինել դրա նախահայրը:

Կյանքի հետագա էվոլյուցիայի համար կարևոր էին այդ փուչիկները, որոնք պարունակում էին կոակերվացնում էսպիտակուց-նուկլեինաթթու կոմպլեքսներով։ Կենսաբանական թաղանթները ապահովում էին պաշտպանություն և անկախ գոյություն կոացերվատներին՝ ստեղծելով կարգուկանոն կենսաքիմիական գործընթացներ. Հետագայում պահպանվեցին միայն այն կառույցները, որոնք ընդունակ էին ինքնակարգավորման և ինքնավերարտադրման և վերածվեցին ամենապարզ կենդանի օրգանիզմների։ Այսպիսով առաջացավ պրոբիոնտներ (կամ պրոբիոնտներ ՝ հունարենից։ պրոտոներ- առաջին և bios- կյանք) - պարզունակ հետերոտրոֆ օրգանիզմներ, որոնք սնվում են «առաջնային արգանակի» օրգանական նյութերով: Դա տեղի է ունեցել 3,5-3,8 միլիարդ տարի առաջ։ Քիմիական էվոլյուցիան ավարտվել է, եկել է կենդանի նյութի կենսաբանական էվոլյուցիայի ժամանակը։

Պրոբիոնտներ, կամ պրոբիոնտներ(գր. պրոտոներ- առաջին և bios- կյանք), - նախաբջջային գոյացություններ, որոնք ունեն բջիջների որոշ հատկություններ՝ նյութափոխանակության, ինքնավերարտադրման ունակություն և այլն։

Պրոբիոնները հետերոտրոֆ օրգանիզմներ էին, որոնք օգտագործում էին «նախնական ապուրի» օրգանական նյութերը։ Ակնհայտ է, որ դրանք անաէրոբ հետերոտրոֆներ էին, քանի որ հնագույն մթնոլորտը, ըստ հետազոտողների, թթվածին չէր պարունակում:

Այս հիպոթետիկ առաջնային օրգանիզմները, որոնք պարունակում էին սպիտակուցների և նուկլեինաթթուների մակրոմոլեկուլներ և ձեռք էին բերում իրենց վերարտադրվելու ունակությունը, ըստ գիտնականների, նշանավորեցին Երկրի վրա կյանքի ողջ ժամանակակից բազմազանության սկիզբը:

Հարց 1. Երկրի զարգացման սկզբնական փուլերում ո՞ր տիեզերական գործոններն էին օրգանական միացությունների առաջացման նախադրյալները:

Երկրի զարգացման սկզբնական փուլերում անօրգանականներից օրգանական միացություններ առաջացել են աբիոգեն եղանակով։ Այս գործընթացների էներգիայի աղբյուրը Արեգակի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումն էր: Մթնոլորտում օզոն կամ թթվածին չկար, ուստի ուլտրամանուշակագույնը ոչնչով չուշացավ և հասավ մոլորակի մակերեսին։ Նրա ազդեցության տակ, ինչպես նաև էլեկտրական կայծակնային արտանետումների մասնակցությամբ, ջրից և գազերից առաջացել են ամենապարզ օրգանական նյութերը՝ ֆորմալդեհիդ, գլիցերին, ամինաթթուներ, միզանյութ և այլն։

Հարց 2. Անվանե՛ք կյանքի ծագման հիմնական փուլերը՝ ըստ կենսաբանության տեսության:

Կենսաստեղծման տեսության համաձայն, որը ձևակերպվել է 1947 թ անգլիացի ֆիզիկոսև գիտության պատմաբան Ջոն Բերնալը (1901-1971), կյանքի առաջացման երեք փուլ կա.

1) աբիոգեն սինթեզ և օրգանական մոնոմերների կուտակում («առաջնային արգանակի» ձևավորում).

2) կենսաբանական պոլիմերների և կոացերվատների առաջացում (լատիներենից coacervus - թրոմբ).

3) թաղանթային կառուցվածքների և առաջնային օրգանիզմների (պրոբիոնների) ձևավորում.

Այս բոլոր գործընթացների հիմնական վայրը հնագույն օվկիանոսն է։

Հարց 3. Ինչպե՞ս են ձևավորվել կոացերվատները, ի՞նչ հատկություններ են ունեցել և ի՞նչ ուղղությամբ են զարգացել:

Կոացերվատների առաջացումը անհնար կլիներ առանց օրգանական նյութերի միմյանց և անօրգանական միացությունների փոխազդեցության։ Այս փոխազդեցության արդյունքում ճարպաթթուներից և սպիրտներից առաջացել են լիպիդներ, ամինաթթուներից՝ պեպտիդներ, նուկլեոտիդներից՝ նուկլեինաթթուներ։ Լիպիդները ջրային մարմինների մակերեսին թաղանթներ են գոյացրել, մինչդեռ սպիտակուցները՝ ջրում լուծված պոլիմերային համալիրներ։ Նման համալիրները, միաձուլվելով միմյանց հետ, առաջացրել են կոացերվատներ՝ մնացած ջրային զանգվածից մեկուսացված կառույցներ։ Կոասերվատները կարողացել են շրջակա միջավայրի հետ փոխանակվելով՝ խտացնել տարբեր նյութեր։ Այսպիսով, մետաղական իոնների կուտակումն ու դրանց փոխազդեցությունը սպիտակուցների հետ հանգեցրին ֆերմենտների առաջացմանը։ Նուկլեինաթթուները, որոնք թակարդված են կոացերվատներում, ավելի հավանական է, որ պահպանեն իրենց կառուցվածքը և չոչնչանան: Կոասերվատները ունեին կյանքի որոշ նշաններ, սակայն նրանց բացակայում էին կենսաբանական թաղանթները առաջին կենդանի օրգանիզմների վերածվելու համար:

Հարց 4. Պատմիր մեզ, թե ինչպես են առաջացել պրոբիոնները:

Պրոբիոնտային թաղանթներ կարող էին ձևավորվել ջրային մարմինների մակերևույթի լիպիդային թաղանթներից, որոնց կցվում էին ջրում լողացող կոացերվատներ: Կյանքի էվոլյուցիայի համար կարևոր էին այդ կոացերվատները, որոնք պարունակում էին ոչ միայն սպիտակուցներ, այլև նուկլեինաթթուներ։ Լիպիդների հետ նրանց բարդույթներից միայն նրանք, որոնք ապացուցել են, որ ունակ են ինքնուրույն վերարտադրել նուկլեինաթթուները, կարող են կենդանի օրգանիզմներ համարվել: Ահա թե ինչպես են առաջացել պրոբիոնները՝ պրիմիտիվ հետերոտրոֆներ, որոնք ապրում են հաշվին օրգանական նյութերաբիոգեն ծագում («առաջնային արգանակ»): Այս փուլում ավարտվեց քիմիական էվոլյուցիան և սկսվեց կենսաբանական էվոլյուցիան:

Հարց 5. Նկարագրեք, թե ինչպես կարող էր լինել բարդությունը: ներքին կառուցվածքըառաջին հետերոտրոֆները.

Աստիճանաբար սկսեց նվազել աբիոգեն ծագման օրգանական նյութերի քանակը։ Սա հանգեցրեց կատաղի մրցակցության պրոբիոնների միջև, ինչը արագացրեց ավտոտրոֆների առաջացումը, որոնք էներգիա են օգտագործում օրգանական նյութեր ստեղծելու համար: արևի լույս. Առաջին ավտոտրոֆներն օգտագործել են ֆոտոսինթեզի առանց թթվածնի եղանակ։ Հետագայում հայտնվեցին ցիանոբակտերիաներ, որոնք ունակ էին ֆոտոսինթեզ՝ թթվածնի արտազատմամբ։ Մթնոլորտում թթվածնի կուտակումը հանգեցրել է, առաջին հերթին, աերոբ օրգանիզմների առաջացմանը, երկրորդը՝ պաշտպանիչ օզոնային շերտի ձևավորմանը։

Զուգահեռաբար առաջացել է բջիջների ներքին կառուցվածքի բարդացում, որն ի վերջո հանգեցրել է էուկարիոտների առաջացմանը։ Որոշ հետերոտրոֆներ մտան սիմբիոզի մեջ աերոբ բակտերիաների հետ՝ գրավելով դրանք և օգտագործելով որպես «էներգետիկ կայաններ»՝ ապագա միտոքոնդրիաներ։ Նման սիմբիոնները առաջացրել են կենդանիներ և սնկեր։ Այլ հետերոտրոֆներ, բացի աերոբ բակտերիաներից, գրավեցին ավտոտրոֆ ցիանոբակտերիաները, որոնք դարձան քլորոպլաստներ։ Այսպես են առաջացել բույսերի պրեկուրսորները։

Հարց 6. Ինչու՞ է կյանքի ինքնաբուխ սերունդն անհնարին ժամանակակից պայմաններում։

Երկրի վրա կյանքի ինքնաբուխ առաջացումը ներկայումս անհնար է, քանի որ ժամանակակից թթվածնով հարուստ մթնոլորտի պայմաններում օրգանական միացություններարագ ոչնչացվում են, չեն կուտակվում և չեն հասնում բարդության պատշաճ աստիճանի։ Բացի այդ, կոացերվատների և պրոբիոնների առաջացումը չի առաջանում հետերոտրոֆների հսկայական քանակի պատճառով, որոնք շատ արագ «ուտում են» օրգանական նյութերի ցանկացած կուտակում։

Երկրի վրա կյանքի ծագումը բնական գիտության առանցքային և չլուծված խնդիր է, որը հաճախ հիմք է հանդիսանում գիտության և կրոնի միջև բախման համար: Եթե ​​բնության մեջ կենդանի նյութի էվոլյուցիայի առկայությունը կարելի է ապացուցված համարել, քանի որ դրա մեխանիզմները հայտնաբերվել են, հնագետները հայտնաբերել են հնագույն, ավելի պարզ դասավորված օրգանիզմներ, ապա կյանքի ծագման ոչ մի վարկած չունի նման ընդարձակ ապացույցների բազա: Մենք կարող ենք դիտարկել էվոլյուցիան մեր սեփական աչքերով, գոնե ընտրության հարցում: Ոչ ոք չի կարողացել անշունչից կենդանի էակ ստեղծել։

Չնայած կյանքի ծագման մասին վարկածների մեծ թվին, դրանցից միայն մեկն ունի ընդունելի գիտական ​​բացատրություն. Դա վարկած է աբիոգենեզ- երկար քիմիական էվոլյուցիա, որն ընթացավ հատուկ պայմաններում հնագույն երկիրև նախորդել է կենսաբանական էվոլյուցիային։ Միևնույն ժամանակ, սկսած անօրգանական նյութերսկզբում սինթեզվել են պարզ օրգանականները, որոնցից ավելի բարդները, հետո ի հայտ են եկել կենսապոլիմերներ, հաջորդ փուլերն ավելի ենթադրական են և հազիվ ապացուցված։ Աբիոգենեզի վարկածն ունի բազմաթիվ չլուծված խնդիրներ, տարբեր տեսակետներ քիմիական էվոլյուցիայի որոշակի փուլերի վերաբերյալ։ Այնուամենայնիվ, դրա որոշ կետեր հաստատվեցին էմպիրիկորեն:

Կյանքի ծագման այլ վարկածներ. պանսպերմիա(Կյանքի ներմուծում տիեզերքից), կրեացիոնիզմ(ստեղծագործողի կողմից), ինքնաբուխ սերունդ(կենդանի օրգանիզմները հանկարծակի հայտնվում են անշունչ նյութի մեջ), կայուն վիճակ (կյանքը միշտ եղել է): Անկենդանի մեջ կյանքի ինքնաբուխ գեներացման անհնարինությունն ապացուցել են Լուի Պաստերը (XIX դ.) և նրանից առաջ մի շարք գիտնականներ, բայց ոչ այնքան կատեգորիկ (Ֆ. Ռեդի - XVII դ.)։ Պանսպերմիայի վարկածը չի լուծում կյանքի ծագման խնդիրը, այլ այն տեղափոխում է Երկրից արտաքին տիեզերք կամ այլ մոլորակներ։ Այնուամենայնիվ, դժվար է հերքել այս վարկածը, հատկապես նրա ներկայացուցիչներին, ովքեր պնդում են, որ կյանքը Երկիր է բերվել ոչ երկնաքարերի միջոցով (այս դեպքում կենդանի էակները կարող են այրվել մթնոլորտի շերտերում, ենթարկվել ավերիչ գործողությունների. տիեզերական ճառագայթումև այլն), բայց բանական էակների կողմից: Բայց ինչպե՞ս նրանք հասան Երկիր: Ֆիզիկայի տեսանկյունից (Տիեզերքի հսկայական չափերը և լույսի արագությունը հաղթահարելու անկարողությունը) դա դժվար թե հնարավոր լինի։

Առաջին անգամ հնարավոր աբիոգենեզը հիմնավորել է Ա.Ի. Օպարին (1923-1924), հետագայում այս վարկածը մշակել է Ջ. Հալդեյնը (1928): Այնուամենայնիվ, այն միտքը, որ Երկրի վրա կյանքին կարող է նախորդել օրգանական միացությունների աբիոգեն ձևավորումը, արտահայտվել է Դարվինի կողմից։ Բիոգենեզի տեսությունը վերջնական տեսքի է բերվել և վերջնական տեսքի է բերվում այլ գիտնականների կողմից մինչ օրս: Նրա հիմնական չլուծված խնդիրը բարդ ոչ կենդանի համակարգերից պարզ կենդանի օրգանիզմների անցման մանրամասներն են։

1947 թվականին Ջ. Բերնալը, հիմնվելով Օպարինի և Հալդեյնի զարգացումների վրա, ձևակերպեց կենսաբանության տեսությունը՝ առանձնացնելով աբիոգենեզի երեք փուլ. 1) կենսաբանական մոնոմերների աբիոգեն առաջացումը. 2) կենսապոլիմերների առաջացում. 3) թաղանթների և առաջնային օրգանիզմների (պրոտոբիոնտների) առաջացումը.

Աբիոգենեզ

Կյանքի ծագման հիպոթետիկ սցենարը ըստ աբիոգենեզի տեսության նկարագրված է ստորև՝ ընդհանուր գծերով։

Երկրի տարիքը մոտ 4,5 միլիարդ տարի է։ Կյանքի համար այդքան անհրաժեշտ հեղուկ ջուրը մոլորակի վրա, ըստ գիտնականների, հայտնվել է ոչ շուտ, քան 4 միլիարդ տարի առաջ: Միևնույն ժամանակ Երկրի վրա կյանք արդեն գոյություն է ունեցել 3,5 միլիարդ տարի առաջ, ինչի ապացույցն է միկրոօրգանիզմների կենսագործունեության հետքերով նման դարաշրջանի ապարների հայտնաբերումը։ Այսպիսով, առաջին պարզ օրգանիզմները առաջացան համեմատաբար արագ՝ 500 միլիոն տարուց պակաս ժամանակում:

Երբ Երկիրը առաջին անգամ ձևավորվեց, նրա ջերմաստիճանը կարող էր հասնել 8000 °C: Երբ մոլորակը սառեց, մետաղները և ածխածինը, որպես ամենածանր տարրեր, խտացան և ձևավորեցին երկրակեղևը: Միաժամանակ հրաբխային ակտիվություն էր տեղի ունենում, ընդերքը շարժվում ու կծկվում էր, նրա վրա առաջանում էին ծալքեր ու ճեղքեր։ Գրավիտացիոն ուժերը հանգեցրին կեղևի խտացմանը, մինչդեռ էներգիան ազատվեց ջերմության տեսքով:

Թեթև գազերը (ջրածին, հելիում, ազոտ, թթվածին և այլն) չեն պահպանվել մոլորակի կողմից և դուրս են եկել տիեզերք։ Բայց այս տարրերը մնացին այլ նյութերի բաղադրության մեջ։ Մինչև Երկրի վրա ջերմաստիճանը իջավ 100°C-ից, ամբողջ ջուրը գոլորշի վիճակում էր: Ջերմաստիճանը իջեցնելուց հետո գոլորշիացումը և խտացումը կրկնվել են բազմիցս, ուժեղ ցնցուղներամպրոպներով։ Ջրի մեջ հայտնվելով տաք լավան և հրաբխային մոխիրը շրջակա միջավայրի տարբեր պայմաններ են ստեղծել։ Որոշ դեպքերում կարող են տեղի ունենալ որոշակի ռեակցիաներ։

Այսպիսով, ֆիզիկական և քիմիական պայմաններվաղ Երկրի վրա բարենպաստ էին դրանց անօրգանական նյութերից օրգանական նյութերի առաջացման համար։ Մթնոլորտը նվազեցնող տիպի էր, չկար ազատ թթվածին և օզոնային շերտ։ Ուստի ուլտրամանուշակագույն և տիեզերական ճառագայթումը թափանցեց Երկիր: Էներգիայի այլ աղբյուրներ էին երկրակեղևի ջերմությունը, որը դեռ չի հովացել, հրաբուխների ժայթքումը, ամպրոպը, ռադիոակտիվ քայքայումը:

Մթնոլորտում առկա էին մեթան, ածխածնի օքսիդներ, ամոնիակ, ջրածնի սուլֆիդ, ցիանիդային միացություններ և ջրի գոլորշիներ։ Դրանցից սինթեզվել են մի շարք պարզագույն օրգանական նյութեր։ Այնուհետև կարող են առաջանալ ամինաթթուներ, շաքարներ, ազոտային հիմքեր, նուկլեոտիդներ և այլ ավելի բարդ օրգանական միացություններ: Նրանցից շատերը ծառայել են որպես մոնոմեր ապագա կենսաբանական պոլիմերների համար։ Մթնոլորտում ազատ թթվածնի բացակայությունը նպաստեց ռեակցիաներին։

Քիմիական փորձերը (առաջին անգամ՝ 1953 թ. Ս. Միլլերի և Գ. Ուրիի կողմից)՝ նմանակելով հին Երկրի պայմանները, ապացուցեցին անօրգանականներից օրգանական նյութերի աբիոգեն սինթեզի հնարավորությունը։ Երբ էլեկտրական լիցքաթափումները անցնում են գազի խառնուրդ, ընդօրինակելով պարզունակ մթնոլորտը, ջրի գոլորշու առկայության դեպքում ստացվել են ամինաթթուներ, օրգանական թթուներ, ազոտային հիմքեր, ATP և այլն։

Հարկ է նշել, որ Երկրի հնագույն մթնոլորտում ամենապարզ օրգանական նյութերը կարող էին առաջանալ ոչ միայն աբիոգեն ճանապարհով։ Դրանք բերվել են նաև տիեզերքից՝ պարունակվող հրաբխային փոշու մեջ։ Ավելին, դա կարող է լինել բավականին մեծ քանակությամբ օրգանական նյութեր:

Ցածր մոլեկուլային քաշի օրգանական միացությունները կուտակվել են օվկիանոսում՝ ստեղծելով այսպես կոչված նախնադարյան ապուր։ Նյութերը կլանվել են կավե հանքավայրերի մակերեսին, ինչը մեծացրել է դրանց կոնցենտրացիան։

Հին Երկրի որոշակի պայմաններում (օրինակ՝ կավի վրա, սառեցնող հրաբուխների լանջերին) կարող էր տեղի ունենալ մոնոմերների պոլիմերացում։ Այսպես են ձևավորվել սպիտակուցներն ու նուկլեինաթթուները՝ կենսապոլիմերները, որոնք հետագայում դարձել են կյանքի քիմիական հիմքը։ Ջրային միջավայրում պոլիմերացումը քիչ հավանական է, քանի որ ապապոլիմերացումը սովորաբար տեղի է ունենում ջրի մեջ: Փորձն ապացուցել է տաք լավայի կտորների հետ շփվող ամինաթթուներից պոլիպեպտիդ սինթեզելու հնարավորությունը։

Կյանքի ծագման ուղղությամբ հաջորդ կարևոր քայլը ջրի մեջ կոացերվատ կաթիլների ձևավորումն է ( կոակերվացնում է) պոլիպեպտիդներից, պոլինուկլեոտիդներից, այլ օրգանական միացություններից։ Նման համալիրները արտաքինից կարող էին ունենալ թաղանթ ընդօրինակող շերտ և պահպանել դրանց կայունությունը։ Կոացերվատները ստացվել են փորձարարական եղանակով կոլոիդային լուծույթներում։

Սպիտակուցի մոլեկուլները ամֆոտեր են: Նրանք դեպի իրենց ձգում են ջրի մոլեկուլները, այնպես որ դրանց շուրջ պատյան է գոյանում։ Ստացվում են կոլոիդային հիդրոֆիլ կոմպլեքսներ՝ մեկուսացված ջրային զանգվածից։ Արդյունքում ջրի մեջ էմուլսիա է գոյանում։ Այնուհետև, կոլոիդները միաձուլվում են միմյանց հետ և ձևավորում կոացերվատներ (գործընթացը կոչվում է կոացերվացիա): Կոացերվատի կոլոիդային բաղադրությունը կախված էր այն միջավայրի բաղադրությունից, որում այն ​​առաջացել է։ Հին Երկրի տարբեր ջրամբարներում ձևավորվել են տարբեր քիմիական կազմի կոացերվատներ։ Նրանցից ոմանք ավելի կայուն էին և կարող էին որոշակիորեն սելեկտիվ նյութափոխանակություն իրականացնել շրջակա միջավայրի հետ: Մի տեսակ կենսաքիմիական բնական ընտրություն կար։

Կոացերվատները կարողանում են ընտրողաբար կլանել որոշակի նյութեր շրջակա միջավայրից և դրա մեջ բաց թողնել դրանցում տեղի ունեցող քիմիական ռեակցիաների որոշ արտադրանքներ: Դա նման է նյութափոխանակության: Նյութերի կուտակման հետ միասին կոացերվատները մեծացան, և երբ նրանք հասան կրիտիկական չափի, նրանք բաժանվեցին մասերի, որոնցից յուրաքանչյուրը պահպանեց սկզբնական կազմակերպության առանձնահատկությունները:

Ինքնա կոացերվատներում կարող են առաջանալ քիմիական ռեակցիաներ. Կոացերվատների կողմից մետաղական իոնների կլանման ժամանակ կարող են առաջանալ ֆերմենտներ։

Էվոլյուցիայի գործընթացում մնացին միայն այնպիսի համակարգեր, որոնք ընդունակ էին ինքնակարգավորման և ինքնավերարտադրման։ Սա նշանավորեց կյանքի ծագման հաջորդ փուլի սկիզբը՝ առաջացումը պրոբիոնտներ(ըստ որոշ աղբյուրների, սա նույնն է, ինչ կոասերվատները) - մարմիններ, որոնք ունեն բարդ քիմիական կազմ և կենդանի էակների մի շարք հատկություններ: Պրոտոբիոնտները կարելի է համարել ամենակայուն և հաջողակ կոացերվատները։

Թաղանթը կարող է ձևավորվել հետևյալ կերպ. Ճարպաթթուները միանում են սպիրտներին՝ առաջացնելով լիպիդներ։ Լիպիդները թաղանթներ են առաջացրել ջրային մարմինների մակերեսին։ Նրանց լիցքավորված գլուխները նայում են ջրի մեջ, իսկ ոչ բևեռային ծայրերը՝ դեպի դուրս: Ջրի մեջ լողացող սպիտակուցի մոլեկուլները ձգվել են դեպի լիպիդների գլուխները, ինչի արդյունքում առաջացել են կրկնակի լիպոպրոտեինային թաղանթներ։ Քամուց նման ֆիլմը կարող էր թեքվել, և փուչիկները ձևավորվեցին: Հնարավոր է, որ կոացերվատները պատահաբար արգելափակվել են այս վեզիկուլների մեջ: Երբ նման բարդույթները նորից հայտնվեցին ջրի երեսին, դրանք արդեն ծածկված էին երկրորդ լիպոպրոտեինային շերտով (միմյանց դեմ ուղղված լիպիդների ոչ բևեռ ծայրերի հիդրոֆոբ փոխազդեցությունների պատճառով)։ Ընդհանուր սխեմաԱյսօրվա կենդանի օրգանիզմների թաղանթն ունի երկու շերտ լիպիդներ ներսում և երկու շերտ սպիտակուցներ, որոնք գտնվում են եզրերին։ Բայց միլիոնավոր տարիների էվոլյուցիայի ընթացքում թաղանթն ավելի բարդացավ՝ կապված լիպիդային շերտի մեջ ընկղմված և այն ներթափանցող սպիտակուցների, մեմբրանի առանձին հատվածների ելուստի և ելուստի և այլնի հետ:

Կոացերվատները (կամ պրոբիոնտները) կարող են ստանալ արդեն գոյություն ունեցող նուկլեինաթթվի մոլեկուլներ, որոնք կարող են ինքնուրույն վերարտադրվել: Ավելին, որոշ պրոբիոնտներում կարող է տեղի ունենալ այնպիսի վերադասավորում, որ նուկլեինաթթուն սկսել է կոդավորել սպիտակուցը:

Պրոբիոնների էվոլյուցիան այլևս քիմիական չէ, այլ նախակենսաբանական էվոլյուցիա։ Դա հանգեցրեց սպիտակուցների կատալիտիկ ֆունկցիայի բարելավմանը (նրանք սկսեցին խաղալ ֆերմենտների դերը), թաղանթների և դրանց ընտրովի թափանցելիության (որը պրոտոբիոնտը դարձնում է պոլիմերների կայուն հավաքածու), մատրիցային սինթեզի առաջացումը (տեղեկատվության փոխանցում նուկլեինից): թթու՝ նուկլեինաթթու և նուկլեինաթթվից՝ սպիտակուց):

Կյանքի ծագման և էվոլյուցիայի փուլերը

	Էվոլյուցիա	արդյունքները
1	Քիմիական էվոլյուցիա - միացությունների սինթեզ	պարզ օրգանական նյութեր Կենսապոլիմերներ
2	Նախակենսաբանական էվոլյուցիա - քիմիական ընտրություն. մնում են ամենակայուն, ինքնավերարտադրվող պրոբիոնները	Կոացերվատներ և պրոտոբիոններ Ֆերմենտային կատալիզ Մատրիցային սինթեզ Թաղանթ
3	կենսաբանական էվոլյուցիա- կենսաբանական ընտրություն. գոյության պայքար, շրջակա միջավայրի պայմաններին առավել հարմարվողների գոյատևումը	Օրգանիզմների հարմարվողականությունը շրջակա միջավայրի հատուկ պայմաններին Կենդանի օրգանիզմների բազմազանություն

Կյանքի ծագման ամենամեծ առեղծվածներից մեկն այն է, թե ինչպես է ՌՆԹ-ն սկսել կոդավորել սպիտակուցների ամինաթթուների հաջորդականությունը: Հարցը վերաբերում է ոչ թե ԴՆԹ-ին, այլ ՌՆԹ-ին, քանի որ ենթադրվում է, որ սկզբում ռիբոնուկլեինաթթուն ոչ միայն դեր է խաղացել ժառանգական տեղեկատվության իրականացման գործում, այլև պատասխանատու է դրա պահպանման համար: ԴՆԹ-ն փոխարինեց այն ավելի ուշ՝ առաջանալով ՌՆԹ-ից հակադարձ տրանսկրիպցիայով։ ԴՆԹ-ն ավելի լավ է պահում տեղեկատվություն և ավելի կայուն է (ավելի քիչ հակված ռեակցիաների): Հետևաբար, էվոլյուցիայի գործընթացում հենց նա էր մնացել որպես տեղեկատվության պահապան:

1982 թվականին Տ.Չեկը հայտնաբերեց ՌՆԹ-ի կատալիտիկ ակտիվությունը։ Բացի այդ, ՌՆԹ-ն կարող է սինթեզվել որոշակի պայմաններում նույնիսկ ֆերմենտների բացակայության դեպքում, ինչպես նաև ձևավորել իրենց պատճենները: Հետևաբար, կարելի է ենթադրել, որ ՌՆԹ-ն առաջին կենսապոլիմերներն են (ՌՆԹ-ի աշխարհի վարկածը)։ ՌՆԹ-ի որոշ հատվածներ կարող են պատահաբար կոդավորել պրոտոբիոնտի համար օգտակար պեպտիդներ, մինչդեռ ՌՆԹ-ի մյուս հատվածները էվոլյուցիայի ընթացքում վերածվել են կտրված ինտրոնների:

Պրոբիոնտներում առաջացել են Հետադարձ կապ- ՌՆԹ-ն կոդավորում է ֆերմենտային սպիտակուցները, ֆերմենտային սպիտակուցները մեծացնում են նուկլեինաթթուների քանակը:

Կենսաբանական էվոլյուցիայի սկիզբը

Քիմիական էվոլյուցիան և պրոբիոնների էվոլյուցիան տևել են ավելի քան 1 միլիարդ տարի: Կյանքը ծագեց, և նրա կենսաբանական էվոլյուցիան սկսվեց:

Որոշ նախաբիոններ առաջացրել են պարզունակ բջիջներ, որոնք ներառում են կենդանի էակների հատկությունների ամբողջությունը, որոնք մենք այսօր դիտում ենք։ Նրանք իրականացրել են ժառանգական տեղեկատվության պահպանումն ու փոխանցումը, դրա օգտագործումը կառուցվածքների և նյութափոխանակության ստեղծման համար։ Տրամադրվել է էներգիա կյանքի գործընթացների համար ATP մոլեկուլներ, առաջացել են բջիջներին բնորոշ թաղանթներ։

Առաջին օրգանիզմները եղել են անաէրոբ հետերոտրոֆները։ Նրանք ATP-ում կուտակված էներգիան ստանում էին խմորման միջոցով։ Օրինակ է գլիկոլիզը` շաքարների թթվածնազուրկ տարրալուծումը: Այս օրգանիզմները սնվել են առաջնային արգանակի օրգանական նյութերի հաշվին։

Բայց բաժնետոմսեր օրգանական մոլեկուլներաստիճանաբար սպառվում էին, քանի որ Երկրի վրա պայմանները փոխվում էին, և նոր օրգանական նյութը գրեթե այլևս չէր սինթեզվում աբիոգեն եղանակով: Պարենային ռեսուրսների համար մրցակցության պայմաններում հետերոտրոֆների էվոլյուցիան արագացավ։

Առավելությունը ստացել են բակտերիաները, որոնք, պարզվել է, կարողանում են ֆիքսել ածխաթթու գազը օրգանական նյութերի առաջացմամբ։ Սննդանյութերի ավտոտրոֆ սինթեզն ավելի բարդ է, քան հետերոտրոֆիկ սնուցումը, ուստի այն չէր կարող առաջանալ կյանքի վաղ ձևերում: Որոշ նյութերից արեգակնային ճառագայթման էներգիայի ազդեցությամբ առաջացել են բջջի համար անհրաժեշտ միացություններ։

Առաջին ֆոտոսինթետիկ օրգանիզմները թթվածին չեն արտադրել։ Ֆոտոսինթեզն իր արտազատմամբ, ամենայն հավանականությամբ, ավելի ուշ հայտնվեց ներկայիս կապտականաչ ջրիմուռների նման օրգանիզմներում:

Մթնոլորտում թթվածնի կուտակումը, օզոնային էկրանի հայտնվելը և ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման քանակի նվազումը հանգեցրին բարդ օրգանական նյութերի աբիոգեն սինթեզի գրեթե անհնարինությանը։ Մյուս կողմից, ձևավորվող կյանքի ձևերը նման պայմաններում ավելի դիմացկուն են դարձել:

Տարածվել ամբողջ երկրի վրա թթվածնի շնչառություն. Անաէրոբ օրգանիզմները գոյատևել են միայն մի քանի վայրերում (օրինակ, ստորգետնյա տաք աղբյուրներում ապրում են անաէրոբ բակտերիաներ)։

Օրգանական մոլեկուլների աբիոգեն սինթեզ. Ժամանակակից տեսարաններկյանքի առաջացմանը: Հիմա հնարավո՞ր է կյանքը Երկրի վրա:?			Ամիսը, ամսաթիվը: Դաս 47 Դաս 9
Դասի ակնկալվող արդյունքները
Դասի նպատակները		կրթական Էվոլյուցիայի՝ որպես պատմական զարգացման մասին գիտակցված պատկերացումների ձևավորում օրգանական աշխարհհողի վրա. Դիտարկեք Երկրի վրա կյանքի ծագման տարբեր տեսություններ, վերլուծեք «կողմ» և «դեմ» փաստարկները: Ուսումնական Մտածողության զարգացում, այն ճանաչողական և հաղորդակցական պրակտիկայում կիրառելու կարողություն Տրամաբանական դատողություն կառուցելու, եզրակացություններ անելու և եզրակացություններ անելու ունակության զարգացում. վերլուծել և ընդգծել հիմնականը առաջարկվող նյութից. Ուսումնական Գիտական ​​հայացքների ձևավորում: Այլախոհների նկատմամբ հանդուրժողական վերաբերմունքի կրթություն՝ ընդհանուր ընդունված տեսակետներից տարբերվող այլ տեսակետների կողմնակիցներ.
Դասի տեսակը		համակցված
Դասի տեսակը		ուսումնասիրություն
Աշխատանքային ձև		Խմբային անհատական
Սարքավորումներ		Ձեռնարկներ, Whatman թուղթ, ֆլոմաստերներ
«Օ՜, ինձ համար լուծիր կյանքի հանելուկը, ցավալի հնագույն հանելուկորի վրա այսքանն արդեն հաղթել է գլուխներ, գլուխներհիերոգլիֆներով ներկված գլխարկներով, չալմայով և սև բերետներով գլուխներով, պարիկներով և հազարավոր այլ խեղճ մարդկային գլուխներով… G. Heine.
ժամանակ	Բեմ / գործունեություն			ռեսուրսներ
Օրգ պահը. 3 րոպե Գիտելիքների թարմացում	Հարգելի ընկերներ, կարծում եմ՝ բոլորդ, առանց բացառության, ինքներդ ձեզ հարց եք տվել. «Ինչպե՞ս է կյանքը ծագել մեր մոլորակի վրա»: Այսօր մենք կփորձենք լուծել այս դարավոր «կյանքի առեղծվածը», որի շուրջ, ինչպես երևում է մեր դասի էպիգրաֆից, շատ խելացի գլուխներ են մտածել դրա մասին։ Դա անելու համար մենք կդնենք խնդրահարույց հարցեր: Դասի թեմա Նպատակների որոշում Ինչպե՞ս է կյանքը ծագել Երկրի վրա: Որո՞նք են Երկրի վրա կյանքի ծագման ժամանակակից տեսակետներն ու վարկածները: Նրանցից որո՞նք են առավել համոզիչ: ԻՆՉ Է ԿՅԱՆՔԸ Ֆրիդրիխ Էնգելս. «Կյանքը սպիտակուցային մարմինների գոյության եղանակ է, որի էական կետը նյութերի մշտական ​​փոխանակումն է նրանց շրջապատող արտաքին բնության հետ, և այդ նյութափոխանակության դադարեցմամբ դադարում է նաև կյանքը, ինչը հանգեցնում է մարմնի քայքայմանը։ սպիտակուցը»:
Ստուգելով դ.զ 5 րոպե	Փորձարկում " էվոլյուցիոն վարդապետություն» 1. Էվոլյուցիան կոչվում է. ա) օրգանիզմների անհատական ​​զարգացումը բ) անհատների փոփոխություն գ) օրգանական աշխարհի պատմական անշրջելի զարգացումը դ) փոփոխություններ բույսերի և կենդանիների կյանքում 2, Հիմնական առաջ մղող ուժէվոլյուցիան հետևյալն է. ա) փոփոխականություն բ) ժառանգականություն գ) գոյության պայքար դ) բնական ընտրություն 3. Գոյության պայքարն է. ա) օրգանիզմների միջև մրցակցություն շրջակա միջավայրի պայմանների համար բ) մեկ տեսակի անհատների ոչնչացումը մեկ այլ տեսակի անհատների կողմից գ) որոշ տեսակների սիմբիոտիկ հարաբերությունները մյուսների հետ դ) տեսակի ցրումը նոր տարածք 4. Սեռական ընտրությունն է. ա) բնական ընտրություն, որը տեղի է ունենում նույն սեռի անհատների միջև բազմացման շրջանում բ) բնական ընտրություն՝ պայմանավորված՝ նույն տեսակի տարբեր սեռերի անհատների սննդի համար մրցակցության գ) արհեստական ​​ընտրության ձև, որն ուղղված է արուների ոչնչացմանը (օրինակ՝ հավերի, բադերի մեջ) 5. Ոչ բնական գործողության օրինակներ ընտրություն. ա) իսպանացի մեծ դանի տոհմը. բ) միջատների արդյունաբերական մելանիզմ գ) բակտերիաների դիմադրություն հակաբիոտիկների նկատմամբ դ) տնային ճանճերի դիմադրություն թունաքիմիկատներին 6. Միմիկան հետևյալն է. ա) անպաշտպան և ուտելի տեսակների նմանությունը մեկ կամ մի քանի անկապ տեսակների հետ, որոնք լավ պաշտպանված են և ունեն նախազգուշական գույն. բ) երկու հարակից տեսակների անհատների ձևի և գույնի նմանությունը: գ) տեսակի առանձին անձանց մոտ պաշտպանության հատուկ միջոցների առկայությունը 7. Արոմորֆոզը հետևյալ էվոլյուցիոն իրադարձություններից է. ա) թռչունների դասի առաջացումը. բ) մի շարք գիշատիչ կաթնասունների մեծ թվով ընտանիքների առաջացում
Նոր նյութ սովորելը 7 րոպե	Առաջադրանքներ. 1 կազմել կլաստեր 2. եզրակացություններ անել Կլաստերների կազմում ըստ խմբերի. Խումբ 1 Օրգանական նյութերի աբիոգեն սինթեզ Խումբ 2 Ժամանակակից հայացքներ կյանքի ծագման վերաբերյալ Խումբ 3 Կյանքի ծագման մասին պատկերացումների զարգացում
Առաջնային ամրացում 5 րոպե	Քննարկման էսսե գրելու ալգորիթմ. Քննարկված թեմա (խնդիր). Իմ դիրքորոշումը. Համառոտ հիմնավորում. Հնարավոր առարկություններ, որոնք ուրիշները կարող են բարձրացնել: Պատճառը, թե ինչու է այս դիրքորոշումը դեռ ճիշտ. Եզրակացություն
Արտացոլում	բաց խոսափող
3 րոպե Տուն. վարժություն	Ձևակերպեք Երկրի վրա կյանքի ծագման նոր վարկած Երկրաբաններ, կենսաբաններ և բոլոր պալեոնտոլոգները Գենետիկներ և քիմիկոսներ Նրանց գլուխները կոտրելով Կամ գուցե ձեզանից մեկը Ստեղծեք ձեր սեփական վարկածը Ինչպես, ինչու, երբ և որտեղ Արդյո՞ք կյանքը ծագել է Երկրի վրա:

I. Օրգանական նյութերի աբիոգեն սինթեզ - օրգանական նյութերի առաջացում անօրգանականից

1. Տեղի է ունեցել 3,5 միլիարդ տարի առաջ

2. Առաջնային օվկիանոսում իրականացվում է երկու փուլով.

Առաջին փուլը ցածր մոլեկուլային քաշի օրգանական միացությունների առաջացումն է

- առաջնային մթնոլորտի ածխաջրածինները (CH4) արձագանքել են ջրային գոլորշիների, NH3, H2, CO2, CO, N2 միջանկյալ օրգանական միացությունների ձևավորմամբ՝ սպիրտներ, ալդեհիդներ, կետոններ, օրգանական թթուներ, որոնք անձրև են եկել օվկիանոս։

- առաջնային օվկիանոսում միջանկյալ միացությունները վերածվել են մոնոսաքարիդների, ամինաթթուների, նուկլեոտիդների, ֆոսֆատների - ATP (սինթեզի էներգիայի աղբյուրները կարող են լինել էլեկտրական կայծակնային արտանետումները, ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը, ջերմային էներգիա, հարվածային ալիքներ, ժայթքող հրաբուխների էներգիա, մակընթացային էներգիա և այլն)

- նման սինթեզի հնարավորությունը փորձնականորեն ապացուցվել է 1953 թվականին Ս. Միլլերի կողմից (ամեր) եռացող ջրով և սառնարանով փակ ապարատում, որը նմանակում է 4 միլիարդ տարի առաջ Երկրի վրա գոյություն ունեցող պայմանները, որոնցում CH4, NH4 խառնուրդ է: և դրա միջով անցնելիս տեղադրվել են H2 գազեր, ստացվել են ցածր մոլեկուլային օրգանական միացություններ՝ միզանյութ, սպիրտներ, ալդեհիդներ, օրգանական թթուներ, մոնոսաքարիդներ, ճարպաթթուներ, տարբեր ամինաթթուներ (իոնացնող ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման կամ մինչև 600 տաքացում օգտագործելու դեպքում։ ստացվել են էլեկտրական լիցքաթափումներ, այլ ամինաթթուներ, ճարպաթթուներ, շաքարներ՝ ռիբոզ, դեզօքսիռիբոզ, ազոտային հիմքեր՝ նուկլեոտիդներ)

- օրգանական միացությունների աբիոգեն սինթեզի հնարավորությունը հաստատվում է նրանով, որ դրանք գտնվում են տիեզերքում (ֆորմալդեհիդներ, մածուցիկ թթու, էթանոլև այլն)

Երկրորդ փուլը բարձր մոլեկուլային օրգանական նյութերի սինթեզն է պարզ օրգանական միացություններից՝ կենսապոլիմերներից՝ սպիտակուցներ, լիպիդներ, պոլիսախարիդներ, նուկլեինաթթուներ (ՌՆԹ)

1 Տեղի է ունեցել Նախնական օվկիանոսում

2. Իրականացվում է պոլիկոնդենսացիոն ռեակցիաների (պոլիմերացման) արդյունքում. պահանջվող էներգիան ձեռք է բերվել մոտ 100 C ջերմաստիճանի կամ իոնացնող ճառագայթման միջոցով՝ ազատ ջրի հեռացման միջոցով (S. Fox, Amer., 1997):

3. Ռեակցիան սկսելու համար անհրաժեշտ ցածր մոլեկուլային զանգվածի նյութերի կոնցենտրացիան ձեռք է բերվել ստորին կավե նստվածքներում կամ ծակոտկեն հրաբխային տուֆերում դրանց կլանման արդյունքում։

(Փորձնականորեն ցույց է տրվել, որ ամինաթթուների ջրային լուծույթը կավահողի և ATP-ի առկայությամբ կարող է տալ պոլիմերային շղթաներ՝ պոլիպեպտիդներ)

4. Ծովերի եւ օվկիանոսների ջուրը հագեցած էր աբիոգեն ծագման կենսապոլիմերներով՝ առաջացնելով այսպես կոչված. «առաջնային արգանակ»

Ժամանակակից տեսակետներ կյանքի ծագման մասին

A. I. Oparin-ի վարկածը. Ա.Ի. Օպարինի վարկածի ամենանշանակալի առանձնահատկությունը կենդանի օրգանիզմների ճանապարհին կյանքի պրեկուրսորների (պրոբիոնտների) քիմիական կառուցվածքի և մորֆոլոգիական տեսքի աստիճանական բարդացումն է։

Մեծ քանակությամբ տվյալները ցույց են տալիս, որ ծովերի և օվկիանոսների ափամերձ շրջանները կարող են լինել կյանքի ծագման միջավայր: Այստեղ՝ ծովի, ցամաքի և օդի միացման վայրում, բարենպաստ պայմաններ են ստեղծվել բարդ օրգանական միացությունների առաջացման համար։ Օրինակ՝ որոշ օրգանական նյութերի (շաքարներ, սպիրտներ) լուծույթները խիստ կայուն են և կարող են անվերջ գոյություն ունենալ։ Սպիտակուցների, նուկլեինաթթուների խտացված լուծույթներում կարող են ձևավորվել թրոմբներ, որոնք նման են ժելատինային թրոմբներին։ ջրային լուծույթներ. Նման թրոմբները կոչվում են կոացերվատ կաթիլներ կամ կոացերվատներ (նկ. 70): Կոացերվատները կարողանում են կլանել տարբեր նյութեր: Լուծումից դրանց մեջ մտնում են քիմիական միացություններ, որոնք փոխակերպվում են կոացերվատ կաթիլներով տեղի ունեցող ռեակցիաների արդյունքում և արտանետվում շրջակա միջավայր։

Կոասերվատները դեռ կենդանի էակներ չեն: Նրանք ցույց են տալիս միայն արտաքին նմանություն կենդանի օրգանիզմների այնպիսի նշանների, ինչպիսիք են աճը և նյութափոխանակությունը շրջակա միջավայրի հետ: Ուստի կոացերվատների առաջացումը համարվում է նախակյանքի զարգացման փուլ։

Կոասերվատները կառուցվածքի կայունության համար շատ երկար ընտրություն են անցել: Կայունությունը ձեռք է բերվել որոշ միացությունների սինթեզը վերահսկող ֆերմենտների ստեղծման շնորհիվ։ Կյանքի ծագման ամենակարևոր փուլը սեփական տեսակի վերարտադրման և նախորդ սերունդների հատկությունները ժառանգելու մեխանիզմի առաջացումն էր: Դա հնարավոր դարձավ նուկլեինաթթուների և սպիտակուցների բարդ համալիրների առաջացման շնորհիվ։ Ինքնարտադրման ընդունակ նուկլեինաթթուները սկսեցին վերահսկել սպիտակուցների սինթեզը՝ որոշելով դրանցում ամինաթթուների կարգը։ Իսկ ֆերմենտային սպիտակուցներն իրականացրել են նուկլեինաթթուների նոր կրկնօրինակների ստեղծման գործընթացը։ Ահա թե ինչպես է առաջացել կյանքին բնորոշ հիմնական հատկությունը՝ իրեն նման մոլեկուլներ վերարտադրելու ունակությունը։

Կենդանի էակները այսպես կոչված բաց համակարգեր են, այսինքն համակարգեր, որոնց մեջ էներգիան գալիս է դրսից: Առանց էներգիայի կյանքը չի կարող գոյություն ունենալ: Ինչպես գիտեք, ըստ էներգիայի սպառման մեթոդների (տե՛ս Գլուխ III) օրգանիզմները բաժանվում են երկու մեծ խմբի՝ ավտոտրոֆ և հետերոտրոֆ։ Ավտոտրոֆ օրգանիզմներն ուղղակիորեն օգտագործում են արևի էներգիան ֆոտոսինթեզի գործընթացում (կանաչ բույսեր), հետերոտրոֆ օրգանիզմներն օգտագործում են էներգիա, որն ազատվում է օրգանական նյութերի քայքայման ժամանակ։

Ակնհայտ է, որ առաջին օրգանիզմները հետերոտրոֆներ էին, որոնք էներգիա էին ստանում օրգանական միացությունների առանց թթվածնի պառակտման արդյունքում: Կյանքի արշալույսին Երկրի մթնոլորտում ազատ թթվածին չկար: Ժամանակակից քիմիական կազմի մթնոլորտի առաջացումը սերտորեն կապված է կյանքի զարգացման հետ։ Ֆոտոսինթեզ կատարելու ընդունակ օրգանիզմների առաջացումը հանգեցրեց թթվածնի արտազատմանը մթնոլորտ և ջուր։ Նրա ներկայությամբ հնարավոր է դարձել օրգանական նյութերի թթվածնի պառակտումը, որի ժամանակ շատ անգամ ավելի շատ էներգիա է ստացվում, քան առանց թթվածնի։

Իր ծագման պահից կյանքը կազմում է մեկ կենսաբանական համակարգ՝ կենսոլորտը (տե՛ս Գլուխ XVI): Այսինքն՝ կյանքը առաջացել է ոչ թե առանձին մեկուսացված օրգանիզմների, այլ անմիջապես համայնքների տեսքով։ Կենսոլորտի էվոլյուցիան որպես ամբողջություն բնութագրվում է մշտական ​​բարդությամբ, այսինքն՝ ավելի ու ավելի բարդ կառուցվածքների առաջացմամբ։

Հիմա հնարավո՞ր է կյանքը Երկրի վրա: Այն, ինչ մենք գիտենք Երկրի վրա կյանքի ծագման մասին, պարզ է դառնում, որ պարզ օրգանական միացություններից կենդանի օրգանիզմների առաջացման գործընթացը չափազանց երկար է եղել: Որպեսզի կյանքն առաջանա Երկրի վրա, պահանջվեց էվոլյուցիոն գործընթաց, որը տևեց միլիոնավոր տարիներ, որի ընթացքում ընտրվեցին բարդ մոլեկուլային կառուցվածքներ, հիմնականում նուկլեինաթթուներ և սպիտակուցներ՝ կայունության համար, որպեսզի կարողանան վերարտադրել իրենց տեսակը:

Եթե ​​այժմ Երկրի վրա ինչ-որ տեղ ինտենսիվ հրաբխային գործունեության տարածքներում կարող են առաջանալ բավականին բարդ օրգանական միացություններ, ապա այդ միացությունների երկարատև գոյության հավանականությունը աննշան է: Դրանք անմիջապես կօքսիդացվեն կամ կօգտագործվեն հետերոտրոֆ օրգանիզմների կողմից։ Չարլզ Դարվինը դա շատ լավ էր հասկանում։ 1871 թվականին նա գրել է. «Բայց այժմ ... ինչ-որ տաք ջրամբարում, որը պարունակում է բոլոր անհրաժեշտ ամոնիումի և ֆոսֆորի աղերը և հասանելի է լույսին, ջերմությանը, էլեկտրականությանը և այլն, մի սպիտակուց, որն ընդունակ է հետագա, գնալով ավելի բարդ փոխակերպումների, ապա այս նյութը անմիջապես ոչնչացվել կամ կլանվել, ինչը անհնար էր կենդանի էակների առաջացման ժամանակաշրջանում:

Կյանքը Երկրի վրա առաջացել է բիոգեն ճանապարհով։ Ներկայումս ողջը գալիս է միայն կենդանիներից (բիոգեն ծագում): Երկրի վրա կյանքի վերսկսման հավանականությունը բացառված է։

Կյանքի ծագման մասին պատկերացումների զարգացում

Երկրի վրա կյանքի ծագման տեսությունը.Հնագույն ժամանակներից մինչև մեր ժամանակները անթիվ վարկածներ են առաջ քաշվել Երկրի վրա կյանքի ծագման մասին։ Նրանց ողջ բազմազանությունը հանգում է երկու միմյանց բացառող տեսակետների։

Բիոգենեզի տեսության կողմնակիցները (հունարեն «bios» - կյանք և «genesis» - ծագում) կարծում էին, որ բոլոր կենդանի արարածները գալիս են միայն կենդանի էակներից: Նրանց հակառակորդները պաշտպանում էին աբիոգենեզի տեսությունը («ա» - լատիներեն, բացասական նախածանց); նրանք հնարավոր համարեցին ողջի ծագումը ոչ ապրողից։

Միջնադարի շատ գիտնականներ ընդունում էին կյանքի ինքնաբուխ սերնդի հավանականությունը: Ըստ նրանց՝ տիղմից կարող էին ծնվել ձուկը, հողից՝ որդերը, ցեխից՝ մկները, մսից՝ ճանճերը և այլն։

17-րդ դարում ինքնաբուխ սերնդի տեսության դեմ. խոսեց ֆլորենցիացի բժիշկ Ֆրանչեսկո Ռեդին. Միսը դնելով ծածկված կաթսայի մեջ՝ Ռեդին ցույց է տվել, որ փչող թրթուրները ինքնաբերաբար չեն բազմանում փտած մսի մեջ։ Ինքնաբուխ առաջացման տեսության կողմնակիցները չհուսահատվեցին, նրանք պնդում էին, որ թրթուրների ինքնաբուխ սերունդը չի առաջացել միայն այն պատճառով, որ օդը չի մտել փակ կաթսա: Հետո Ռեդին մսի կտորները դրեց մի քանի խորը անոթների մեջ։ Դրանցից մի քանիսը բաց թողեց, իսկ մի քանիսին ծածկեց մուսլինով։ Որոշ ժամանակ անց բաց անոթներում միսը լցվել է ճանճերի թրթուրներով, մինչդեռ մուսլինով ծածկված անոթներում փտած մսի մեջ թրթուր չի եղել։

Մանրադիտակը բացեց միկրոաշխարհը մարդկանց առաջ: Դիտարկումները ցույց են տվել, որ մսի արգանակով կամ խոտի թուրմով սերտորեն փակ կոլբայի մեջ որոշ ժամանակ անց հայտնաբերվում են միկրոօրգանիզմներ: Բայց հենց որ մսի արգանակը մեկ ժամ եփվեց ու պարանոցը փակվեց, փակված կոլբայի մեջ ոչինչ չհայտնվեց։ Վիտալիստները ենթադրում էին, որ երկարատև եռումը սպանում է «կյանքի ուժը», որը չի կարող ներթափանցել կնքված կոլբայի մեջ:

Բիոգենեզի և բիոգենեզի կողմնակիցների միջև վեճերը շարունակվել են մինչև 19-րդ դարը։ Նույնիսկ Լամարկը 1809 թվականին գրել է սնկերի ինքնաբուխ առաջացման հնարավորության մասին։

Պաստերի փորձ.Դարվինի «Տեսակների ծագումը» գրքի հայտնվելուց հետո նորից հարց առաջացավ, թե ինչպես է այնուհանդերձ առաջացել կյանքը Երկրի վրա: Ֆրանսիական գիտությունների ակադեմիան 1859 թվականին հատուկ մրցանակ նշանակեց ինքնաբուխ սերնդի հարցը նորովի պարզաբանելու փորձի համար։ Այս մրցանակը 1862 թվականին ստացել է ֆրանսիացի հայտնի գիտնական Լուի Պաստերը։

LOUIS PASTEUR (1822-1895) - ֆրանսիացի մանրէաբան և քիմիկոս: Մանրէաբանության հիմնադիր։ Հայտնաբերվել է անաէրոբ բակտերիաներ. Ցույց է տվել խմորման էներգետիկ արժեքը: Ուսումնասիրել է կյանքի ծագման հնարավորության խնդիրը։ Նա առաջարկեց պատվաստումներ կատաղության, սիբիրյան խոցի դեմ, ինչպես նաև պաստերիզացում (տաքացում մինչև 70 ° C), որպես կենդանի բակտերիաների (բայց ոչ դրանց սպորների) ոչնչացման միջոց՝ սնունդը պահպանելու համար:

Լ. Պաստերը մի փորձ կատարեց, որը մրցակցում էր Ռեդիի հայտնի փորձի պարզության մեջ: Նա եփում էր տարբեր սննդանյութեր կոլբայի մեջ, որի մեջ կարող էին միկրոօրգանիզմներ զարգանալ։ Կոլբայի մեջ երկար եռալը սպանում էր ոչ միայն միկրոօրգանիզմներին, այլև դրանց սպորներին։ Հաշվի առնելով վիտալիստների պնդումը, որ առասպելական «կյանքի ուժը» չի կարող ներթափանցել կնքված կոլբայի մեջ, Պաստերը դրան կցել է S-աձև խողովակ՝ ազատ ծայրով (նկ. 68): Միկրոօրգանիզմների սպորները նստել են բարակ կոր խողովակի մակերեսին և չեն կարողացել ներթափանցել սննդարար միջավայր։ Լավ խաշած կուլտուրայի միջավայրմնաց ստերիլ, դրանում միկրոօրգանիզմների ինքնաբուխ սերունդ չնկատվեց, թեև օդային հասանելիությունը (և դրա հետ մեկտեղ տխրահռչակ «կյանքի ուժը») ապահովված էր։

Բրինձ. 68. L. Pasteur-ի փորձի սխեման S-աձեւ վզով կոլբայի մեջ:
A - S-աձև պարանոցով կոլբայի մեջ եռալուց հետո սննդային միջավայրը երկար ժամանակ մնում է ստերիլ. B - եթե դուք հեռացնում եք S-ի կոկորդը, ապա միկրոօրգանիզմները արագորեն զարգանում են միջավայրում

Պաստերն իր փորձերով ապացուցեց կյանքի ինքնաբուխ սերնդի անհնարինությունը։ Ջախջախիչ հարված է հասցվել «կյանքի ուժ» հասկացությանը.

Օրգանական նյութերի աբիոգեն սինթեզ.Պաստերի փորձը ցույց տվեց ներկայում կյանքի ինքնաբուխ առաջացման անհնարինությունը։ Մեր մոլորակի վրա կյանքի ծագման հարցը վաղուց բաց է մնացել։

1924 թվականին հայտնի կենսաքիմիկոս Ա.Ի.Օպարինը առաջարկեց, որ հզոր էլեկտրական լիցքաթափումներով երկրագնդի մթնոլորտը, որը 4-4,5 միլիարդ տարի առաջ բաղկացած էր ամոնիակից, մեթանից, ածխաթթու գազև ջրի գոլորշիները՝ կյանքի առաջացման համար անհրաժեշտ ամենապարզ օրգանական միացությունները։ Ակադեմիկոս Օպարինի կանխատեսումը հաստատվեց. 1955 թվականին ամերիկացի հետազոտող Ս. Միլլերը, CH 4, NH 3, H 2 և H 2 0 գոլորշիների խառնուրդի միջոցով մինչև 60,000 Վ էլեկտրական լիցքաթափումներ անցկացնելով, մի քանի պասկալ ճնշման տակ 80 ° C ջերմաստիճանում ստացավ. պարզագույն ճարպաթթուներ, միզանյութ, քացախաթթուներ և մածուցիկ թթուներ և մի քանի ամինաթթուներ, ներառյալ գլիցինը և ալանինը (նկ. 69):

Բրինձ. 69. S. Miller սարքի սխեման, որում սինթեզվում են ամինաթթուներ

Ինչպես արդեն գիտենք, ամինաթթուներն այն շինանյութերն են, որոնցից կառուցվում են սպիտակուցի մոլեկուլները: Հետևաբար, անօրգանական միացություններից ամինաթթուների ձևավորման հնարավորության փորձարարական ապացույցը չափազանց կարևոր ցուցում է, որ Երկրի վրա կյանքի առաջացման առաջին քայլը օրգանական նյութերի աբիոգեն (ոչ կենսաբանական) սինթեզն էր (տես առջևի ճանճը) .

Այն մարդկանց համար, ովքեր ցանկանում են անընդհատ կատարելագործվել, ինչ-որ բան սովորել և անընդհատ նոր բան սովորել, մենք հատուկ պատրաստել ենք այս կատեգորիան: Այն պարունակում է բացառապես կրթական, օգտակար բովանդակություն, որը դուք անպայման կվայելեք: Տեսանյութերի մեծ քանակությունը, հավանաբար, կարող է նույնիսկ մրցել այն կրթության հետ, որը մեզ տրվում է դպրոցում, քոլեջում կամ համալսարանում: Ուսումնական տեսանյութերի ամենամեծ առավելությունն այն է, որ նրանք փորձում են տրամադրել ամենավերջին, ամենաարդի տեղեկատվությունը: Մեզ շրջապատող աշխարհը տեխնոլոգիաների դարաշրջանում անընդհատ փոխվում է, և տպագիր կրթական հրատարակությունները պարզապես ժամանակ չունեն թարմ տեղեկատվություն տրամադրելու համար:

Տեսահոլովակների շարքում կարող եք գտնել նաև ուսուցողական տեսանյութեր երեխաների համար։ նախադպրոցական տարիք. Այնտեղ ձեր երեխային կսովորեցնեն տառեր, թվեր, հաշվել, կարդալ և այլն: Համաձայն եմ, շատ լավ այլընտրանք է մուլտֆիլմերին։ Ուսանողների համար տարրական դպրոցդուք կարող եք նաև գտնել ձեռնարկներ Անգլերեն Լեզու, աջակցություն դպրոցական առարկաների ուսուցման հարցում. Ավագ ուսանողների համար ստեղծվել են վերապատրաստման տեսանյութեր, որոնք կօգնեն պատրաստվել թեստերին, քննություններին կամ պարզապես խորացնել իրենց գիտելիքները կոնկրետ առարկայից: Ձեռք բերված գիտելիքները կարող են որակապես ազդել նրանց մտավոր ներուժի վրա, ինչպես նաև գոհացնել ձեզ գերազանց գնահատականներով։

Երիտասարդների համար, ովքեր դպրոցից դուրս են, համալսարանում են, թե ոչ, կան բազմաթիվ զվարճալի կրթական տեսանյութեր: Նրանք կարող են օգնել նրանց խորացնել իրենց գիտելիքները այն մասնագիտության մասին, որի համար նրանք սովորում են: Կամ ձեռք բերեք այնպիսի մասնագիտություն, ինչպիսին է ծրագրավորող, վեբ դիզայներ, SEO օպտիմիզատոր և այլն: Համալսարաններում դեռ նման մասնագիտություն չեն սովորեցնում, ուստի այս առաջադեմ և համապատասխան ոլորտում կարող եք մասնագետ դառնալ միայն ինքնակրթությամբ, ինչին մենք փորձում ենք օգնել՝ հավաքելով ամենաօգտակար տեսանյութերը։

Մեծահասակների համար այս թեման նույնպես տեղին է, քանի որ հաճախ է պատահում, որ տարիներ շարունակ մասնագիտությամբ աշխատելուց հետո հասկացվում է, որ դա ձերը չէ, և դուք ցանկանում եք սովորել ձեզ համար ավելի հարմար և միևնույն ժամանակ շահավետ բան: Նաև այս կատեգորիայի մարդկանց մեջ հաճախ հանդիպում են տեսահոլովակներ ինքնակատարելագործման, ժամանակ և գումար խնայելու, իրենց կյանքը օպտիմալացնելու մասին, որոնցում նրանք շատ ավելի լավ և երջանիկ ապրելու ուղիներ են գտնում: Նույնիսկ մեծահասակների համար, սեփական բիզնես ստեղծելու և զարգացնելու թեման շատ հարմար է:

Ուսումնական տեսանյութերի շարքում կան նաև ընդհանուր ուղղվածությամբ տեսանյութեր, որոնք հարմար են գրեթե ցանկացած տարիքի, որոնցում կարող եք իմանալ, թե ինչպես է ծագել կյանքը, էվոլյուցիայի ինչ տեսություններ կան, փաստեր պատմությունից և այլն։ Դրանք հիանալի ընդլայնում են մարդու մտահորիզոնը, դարձնում նրան շատ ավելի գրագետ ու հաճելի ինտելեկտուալ զրուցակից։ Նման բովանդակալից տեսանյութեր դիտելը իսկապես օգտակար է բոլորի համար առանց բացառության, քանի որ գիտելիքը ուժ է։ Մաղթում ենք հաճելի և օգտակար դիտում:

Մեր ժամանակներում ուղղակի անհրաժեշտ է լինել այն, ինչ կոչվում է «ալիքի վրա»։ Խոսքը վերաբերում է ոչ միայն լուրերին, այլեւ սեփական մտքի զարգացմանը։ Եթե ​​ցանկանում եք զարգանալ, ուսումնասիրել աշխարհը, լինել հասարակության մեջ պահանջված և հետաքրքիր, ապա այս բաժինը ձեզ համար է։