Gyvybė mūsų planetoje atsirado praėjus maždaug pusei milijardo metų po Žemės atsiradimo, tai yra maždaug prieš 4 milijardus metų: būtent tada gimė pirmasis bendras visų gyvų būtybių protėvis. Tai buvo viena ląstelė, kurios genetinis kodas apėmė kelis šimtus genų. Šioje ląstelėje buvo viskas, ko reikia gyvenimui ir tolimesnis vystymas: mechanizmai, atsakingi už baltymų sintezę, paveldimos informacijos atkūrimą ir ribonukleino rūgšties (RNR) gamybą, kuri taip pat yra atsakinga už genetinių duomenų kodavimą.

Mokslininkai suprato, kad pirmasis bendras visų gyvų daiktų protėvis kilo iš vadinamosios pirmykštės sriubos – aminorūgščių, susidariusių susijungus vandeniui su cheminiais elementais, kurie užpildė jaunos Žemės rezervuarus.

Galimybė sudaryti aminorūgštis iš cheminių elementų mišinio buvo įrodyta Miller-Urey eksperimento, apie kurį Gazeta.Ru pranešė prieš keletą metų, rezultatas. Eksperimento metu Stanley Milleris mėgintuvėliuose imitavo Žemės atmosferos sąlygas maždaug prieš 4 milijardus metų, pripildydamas juos dujų – metano, amoniako, anglies ir anglies monoksido – mišiniu, įpildamas ten vandens ir leisdamas pro mėgintuvėlius. elektros, kuris turėjo sukelti žaibo efektą.

Dėl sąveikos cheminių medžiagų Milleris į mėgintuvėlius gavo penkias aminorūgštis, pagrindines visų baltymų statybines medžiagas.

Po pusės šimtmečio, 2008 m., mokslininkai iš naujo išanalizavo mėgintuvėlių, kuriuos Milleris laikė nepažeistą turinį, ir išsiaiškino, kad iš tikrųjų produktų mišinyje buvo ne 5 aminorūgštys, o 22, kaip tik eksperimento autorius. prieš kelis dešimtmečius negalėjo jų identifikuoti.

Po to mokslininkai susidūrė su klausimu, kuri iš trijų pagrindinių molekulių, esančių visuose gyvuose organizmuose (DNR, RNR ar baltymai), tapo kitu žingsniu formuojant gyvybę. Šios problemos sudėtingumas slypi tame, kad kiekvienos iš trijų molekulių susidarymo procesas priklauso nuo kitų dviejų ir negali būti atliktas jo nesant.

Taigi mokslininkai turėjo arba pripažinti dviejų klasių molekulių susidarymo galimybę dėl atsitiktinio sėkmingo aminorūgščių derinio, arba sutikti, kad jų sudėtingų santykių struktūra susiformavo spontaniškai, atsiradus visoms trims klasėms. .

Problema buvo išspręsta devintajame dešimtmetyje, kai Thomas Check ir Sydney Altman atrado RNR gebėjimą egzistuoti visiškai autonomiškai, veikiant kaip cheminių reakcijų greitintuvas ir sintetinant naujas į save panašias RNR. Šis atradimas paskatino „RNR pasaulio hipotezę“, kurią pirmą kartą pasiūlė mikrobiologas Carlas Wese'as 1968 m., o galiausiai suformulavo biochemikas ir Nobelio chemijos premijos laureatas Walteris Gilbertas 1986 m. Šios teorijos esmė slypi tame, kad gyvybės pagrindu pripažįstamos ribonukleino rūgšties molekulės, kurios savaiminio dauginimosi procese galėtų kaupti mutacijas. Šios mutacijos galiausiai paskatino ribonukleino rūgšties gebėjimą kurti baltymus. Baltymų junginiai yra efektyvesni katalizatoriai nei RNR, todėl juos sukūrusios mutacijos užsifiksavo natūralios atrankos procese.

Tuo pačiu metu susiformavo ir genetinės informacijos, DNR, „saugyklos“. Ribonukleorūgštys išliko kaip tarpininkės tarp DNR ir baltymų, atliekančios daugybę skirtingų funkcijų:

jie kaupia informaciją apie aminorūgščių seką baltymuose, perneša aminorūgštis į peptidinių jungčių sintezės vietas, dalyvauja reguliuojant tam tikrų genų aktyvumo laipsnį.

Šiuo metu mokslininkai neturi vienareikšmių įrodymų, kad tokia RNR sintezė dėl atsitiktinių aminorūgščių derinių yra įmanoma, nors yra keletas šios teorijos įrodymų: pavyzdžiui, 1975 m. mokslininkai Manfredas Samperis ir Rudigeris Lewisas įrodė, kad tam tikromis sąlygomis RNR gali spontaniškai atsirasti mišinyje, kuriame yra tik nukleotidų ir replikazės, o 2009 m. Mančesterio universiteto mokslininkai įrodė, kad ankstyvosios Žemės sąlygomis uridinas ir citidinas, kurie yra ribonukleino rūgšties sudedamosios dalys, gali būti susintetinti. Tačiau kai kurie tyrinėtojai ir toliau kritikuoja „RNR pasaulio hipotezę“ dėl itin mažos spontaniškos katalizinių savybių turinčios ribonukleino rūgšties susidarymo tikimybės.

Mokslininkai Richardas Wolfendenas ir Charlesas Carteris iš Šiaurės Karolinos universiteto pasiūlė savo versiją apie gyvybės formavimąsi iš pirminės „statybinės medžiagos“. Jie mano, kad aminorūgštys, susidariusios iš Žemėje egzistavusių cheminių elementų rinkinio, tapo pagrindu susiformuoti ne ribonukleino rūgštims, o kitoms, daugiau. paprastos medžiagos- baltymų fermentai, dėl kurių atsirado RNR. Mokslininkai paskelbė savo išvadas žurnale PNAS .

Richardas Wolfendenas išanalizavo 20 aminorūgščių fizines savybes ir padarė išvadą, kad aminorūgštys gali savarankiškai sudaryti visaverčio baltymo struktūrą. Šie baltymai savo ruožtu buvo fermentai – molekulės, kurios pagreitina chemines reakcijas organizme. Charlesas Carteris tęsė savo kolegos darbą, naudodamas fermentą, vadinamą aminoacil-tRNR sintetaze, parodydamas didžiulę fermentų svarbą tolesniam gyvybės pamatų vystymuisi.

baltymų molekulės gali atpažinti transportuojančias ribonukleino rūgštis, užtikrinti jų atitikimą genetinio kodo skyriams ir taip organizuoti teisingą genetinės informacijos perdavimą vėlesnėms kartoms.

Pasak tyrimo autorių, jiems pavyko rasti pačią „trūkstamą grandį“, kuri buvo tarpinis žingsnis tarp aminorūgščių susidarymo iš pirminių cheminių elementų ir kompleksinių ribonukleino rūgščių sulankstymo iš jų. Baltymų molekulių susidarymo procesas yra gana paprastas, palyginti su RNR susidarymu, o jo tikroviškumą įrodė Wolfenden, naudodamas 20 aminorūgščių tyrimo pavyzdį.

Mokslininkų išvados pateikia atsakymą į dar vieną ilgą laiką tyrinėtojus nerimą keliantį klausimą: kada įvyko „darbo pasidalijimas“ tarp baltymų ir nukleino rūgštys kurios apima DNR ir RNR. Jei Wolfendeno ir Carterio teorija yra teisinga, galime drąsiai teigti, kad baltymai ir nukleorūgštys „pasiskyrė“ pagrindines funkcijas tarpusavyje gyvybės aušroje, būtent prieš maždaug 4 milijardus metų.

Mokslas vis dar negali pasakyti net apytiksliai, net ir su milijonų metų paklaida. Tik neginčijama, kad gyvoji medžiaga per šimtus milijonų Žemės gyvavimo metų keitėsi, priklausomai nuo aplinkos sąlygų, organizmų egzistavimo sąlygų.

Augalų ir gyvūnų organizmų vystymasis

Lyginant augalų ir gyvūnų organizmai, juose galima rasti esminių skirtumų. Tačiau jei nuo aukštesnių formų pereiname prie žemesnių, nuo labiau organizuotų prie mažiau organizuotų, šie skirtumai palaipsniui išsilygina. Paprasčiausi gyvūnų ir augalų atstovai yra taip arti vienas kito, kad jų skirstymas yra sąlyginis ir čia neįmanoma nustatyti aštrios ribos. Tai daug ką pasako gyvenimo vienybę. Gyvenimas pamažu vystėsi ir tobulėjo. Dėl nuolatinių pokyčių atsirado naujų augalų ir gyvūnų organizmų, kurie geriau prisitaiko prie naujos aplinkos. Mums pažįstamas daržovių ir gyvūnų pasaulis- tik vienas iš to grandiozinio laike gyvybės raidos proceso, prasidėjusio labai seniai, etapų.

Gyvybės Žemėje atsiradimo istorija žemės plutos sluoksniuose

Apie Žemės praeitį kalbėti iškalbingai žemės plutos sluoksnių su juose išsaugotomis įvairių organizmų liekanomis, sluoksnius sudarančiomis uolienomis, jų išsidėstymu ir kitais ypatumais, (plačiau:). Šie sluoksniai yra tarsi ypatingos knygos puslapiai, žavi knyga apie Žemės gyvenimą. Tik reikia mokėti perskaityti aptriušusius, kartais pernelyg išsibarsčiusius jos puslapius. Žemės sluoksniai. Gilioje dauboje ar ant upės kranto galima rasti neįprastos išvaizdos ir formos kriauklių, augalų ir gyvūnų atspaudų ant akmens, akmenų, panašių į korius ar mažus avino ragus, taip pat ant jų smailių akmeninių vamzdžių. pusė, skirtingo dydžio ir storio.. Jie šiek tiek primena akmeninių pirštų fragmentus. Dėl šio panašumo jie šnekamojoje kalboje vadinami „prakeiktais pirštais“.
Prakeiktas pirštas. Jums taip pat gali pasisekti rasti neįprastos formos dantis, kaulus ir net ištisus griaučius, niekad nematytų gyvūnų atspaudus, kartais didžiulius.
archeologinių radinių. Uolos, sudarančios žemės plutos sluoksnius, yra ne mažiau nuostabios nei jose aptiktos iškastinės organizmų liekanos. Vienur mūsų dėmesį patraukia mėlyni, raudoni ir juodi moliai, kitur – juodi, raudoni ir žali smiltainiai, baltas ir žalias smėlis, kalkakmeniai, kartais perpildantys įvairių organizmų liekanų.
Kalkakmenis užpildytas įvairių organizmų liekanomis. Gamtos tyrinėtojai jau seniai pastebėjo, kad skirtinguose sluoksniuose yra įvairių organizmų liekanų. Kai kuriuose sluoksniuose, pavyzdžiui, prie Sankt Peterburgo, į akis krenta gausybė mažų plokščių kriauklių – „obolus“, maždaug dviejų kapeikų monetos dydžio („obolos“ graikiškai – mažas derybinis žetonas – obolas). kituose sluoksniuose, pavyzdžiui, prie Maskvos, gausu „prakeiktų pirštų“.
Sluoksniuose „prakeiktų pirštų“ gausa. Taigi padaryta išvada, kad šie sluoksniai susiformavo skirtingu geologiniu laiku, kai šie organizmai buvo reikšmingai paplitę jūriniuose rezervuaruose. Obolas gyveno senovės Silūro jūroje, kuri, kaip nustatė geologai, atsirado maždaug prieš 360 milijonų metų ir egzistavo 40 milijonų metų. Ši jūra užėmė didžiulį plotą nuo rytinės sienos Vakarų Europa iki Aralo jūros rytuose ir maždaug nuo Tulos miesto platumos šiaurėje iki Kaukazo kalnų pietuose. Šiuolaikinės jūros, tokios kaip Juodoji jūra, taip pat išmeta didžiules mases įvairiausių kriauklių. Evpatorijos „auksiniame“ paplūdimyje jus nustebins kriauklių gausa. Vietos meistrai meistriškai juo puošia savo nepretenzingus suvenyrus – dėžutes, nuotraukų rėmelius ir įvairius smulkmenas. Kartu su meninis tikslas apvalkalas gerai naudojamas vietoj balastinio smėlio geležinkelio bėgiams. Juodosios jūros kriauklių sluoksniai buvo pradinė medžiaga formuojant kriauklių uolienų sluoksnius - tai puiki statybinė medžiaga, kurią galima gerai apdoroti.
Shell rock yra puiki statybinė medžiaga. „Velnio pirštas“ turi bent įdomi istorija. Velnias čia prisimenamas tik iš nežinojimo: tai ne kas kita, kaip senovinio belemnito galvakojų moliusko, gyvenusio tolimoje mezozojaus epochoje, maždaug prieš 185 mln. metų, vidinio apvalkalo fragmentai. Gyvūno pavadinimas kilęs iš senovės graikų kalbos žodžio „belemnon“ – rodyklė, kurios galiukas apskritai atrodė kaip „velnio pirštas“.

Belemniečių palikuonys

Keletas belemnitų palikuonių – sepijų ir milžiniškų pabaisų – aštuonkojai, arba aštuonkojai, aptinkami šiuolaikinėse jūrose, tiek šaltose, tiek šiltose, tiek prie kranto, tiek dideliame gylyje (iki 3500 metrų). Dauguma galvakojų yra plėšrūnai; kartais jie siekia 17 metrų, iš kurių 6 metrai krenta ant gyvūno kūno, likusieji – ant čiuptuvų – „kojų“, kurių skaičius siekia iki dešimties.
Milžiniškas aštuonkojis. Galvakojai plaukia ypatingu būdu: stipriai susitraukdami kūno raumenis, jie iš burnos angos išmeta vandens srovę. Nuo šio stūmimo gyvūnas skuba greitai, kaip torpeda. Galite pamanyti, kad jis plūduriuoja atgal. Kilus pavojui, kai kurie galvakojai išleidžia specialaus rašalo maišelio turinį ir už purvino šydo tampa nematomi priešui. Iš rašalo maišelio turinio gaminamas garsusis kiniškas rašalas ir rudieji sepijos dažai. Daugelis galvakojų, ypač sepijos, valgomi (Kinijoje) ir švieži, ir džiovinti. Pats „velnio pirštas“ buvo gyvūno uodegoje ir suteikė plėšrūnui judėjimo greitį.

senovės jūros

Senovės galvakojų buvo rasta gausiai Kreidos jūra, kuri pirmoje kreidos periodo pusėje užliejo plačią juostą palei Uralo kalnagūbrį, eidama į gilią įlanką į vakarus iki Tverės-Kalugos dienovidinio, o antroje pusėje užėmė beveik visą pietinę europinės dalies pusę. Rusijos iki pietinių sienų su Turkija ir Iranu. Šiame pietiniame Kreidos jūros regione Pagrindinis Kaukazo kalnagūbris jau buvo nustatytas kaip uolėta sala.

Žemės sluoksnių susidarymo tyrimas

Jei į žemės sluoksnių nutolusiose viena nuo kitos vietovėse, pavyzdžiui, prie Maskvos ir prie Uljanovsko, gausu „velnio pirštų“ ar kitų identiškų organinių liekanų – tai įtikinamai rodo, kad šie sluoksniai susiformavo tuo pačiu geologiniu laiku, kitu atveju – tuo pačiu geologiniu laiku. laikotarpis, epocha, amžius ir kt.

Žemės plutos sluoksnių tyrimas kvartero laikotarpiu

Įdomi medžiaga gali padėti mums ištirti žemės plutos sluoksnius, susiformavusius per artimiausius milijonus metų. Šis geologinis laikotarpis, besitęsiantis iki šių dienų, vadinamas kvarteru. Viršutiniuose Žemutinės ir Vidurinės Volgos regiono sluoksniuose, pavyzdžiui, Astrachanės, Volgogrado, Saratovo ir Kuibyševo regionuose, ypač Trans-Volgos regione, yra kriauklių, panašių į vis dar gyvenančius Kaspijos jūroje.
Fosilinis senovinis apvalkalas. Remiantis šių kriauklių radiniais, buvo galima nustatyti kadaise buvusio didžiulio Aralo-Kaspijos jūra. Volgogradas ir Saratovas dabar yra jo šaknų krante. Tyrėjai netgi gali tiksliai nustatyti, kad šiaurinė siaura jūros įlanka driekėsi aukštu dešiniuoju Kamos krantu toli į šiaurės rytus. Tokia jūra buvo maždaug prieš 100 tūkstančių metų, kai didžioji dalis Europos Rusijos teritorijos buvo po didžiojo apledėjimo priedanga ir ledo storis siekė, geologų nuomone, iki dviejų kilometrų. Gilesniuose sluoksniuose, Volgos regione, aptinkami jaučių, bizonų, laukinių arklių, didžiulių kupranugarių, mamuto, gigantiško elnio, gauruotojo raganosio, urvinio liūto ir kitų dabar jau išnykusių gyvūnų kaulų. Kuo giliau skverbsimės į sluoksnius, tuo dažniau sutiksime gyvūnų kaulus, vis labiau besiskiriančius nuo šiuolaikinių gyvūnų pasaulio atstovų.
Suakmenėjusios gyvūnų liekanos. Tyrinėdami suakmenėjusias praėjusių epochų gyvybės liekanas, geologai tarsi verčia akmeninius didžiosios gamtos knygos puslapius. Tačiau jis dažnai neduoda išsamaus atsakymo: trūksta daugybės puslapių, nes ne visi organizmai, egzistavę mūsų planetos gyvenimo praeities epochose, įspaudė savo pėdsaką akmenyje.
Akmens kirmino įspaudas. Nuo ilgos gyvybės grandinės, nuo gyvosios materijos atsiradimo iki tobula forma- vyras, išlikę tik atskiri fragmentai, trūksta daugelio šios grandinės grandžių. Seniausiuose žemės plutos sluoksniuose, labai pakitusiuose jos formavimosi procese, organinės gyvybės požymių beveik nėra.

Fosilinių organizmų susidarymas

Aiškesni organizmų pėdsakai pradeda atsirasti tose uolienose, kurios susidarė iš senovės rezervuarų nuosėdų. Šiose nuosėdose palaidoti organizmai ir jų griaučiai palankiomis sąlygomis pamažu virto akmenimis, kitaip tariant, mineralizavosi.
mineralizuoti radiniai. Juos organinės medžiagos buvo pakeistas iš tirpalų mineralinėmis, pavyzdžiui, anglies kalkėmis, silicio dioksidu ir kitomis medžiagomis. Taip susidarė įvairios suakmenėjusios kriauklės, kaulai, medžio gabalai ir net ištisi medžių kamienai.
Suakmenėjusi mediena. Jei iš suakmenėjusios medienos gabalo nušlifuotume ploną permatomą plokštę (plonesnę už popieriaus lapą), vadinamąją plonąją dalį, tai po mikroskopu aiškiai pamatysime vidinė struktūra senovinė mediena. Kartais išsaugomi ne patys lukštai, augalo dalys ir pan., o tik jų įspaudai, pavyzdžiui, augalų lapų įspaudai.
Lapų atspaudas. Taip pat yra liejinių, suformuotų iš medžiagos, kuri užpildė apvalkalą ir vėliau sukietėjo. Taip gaunamos „vidinės šerdys“, kaip jas vadina geologai. Tam tikra forma jie primena metalo liejinius. Kai pats apvalkalas ištirpsta, gaunama jo išorinė forma arba „išorinė šerdis“. Aplinka, kurioje buvo saugomi gyvūnų palaikai, nulėmė jų saugumą: stambiagrūdžiuose smėliuose gyvūnų liekanos tirpdavo cirkuliuojantys vandenys, moliuose susmulkindavo, o metamorfinėse uolienose visiškai išnykdavo. Tik smulkiagrūdės dumblo nuosėdos, durpės, natūralus asfaltas, o ypač spygliuočių medžių sakai lėmė išskirtinį organinių liekanų išsaugojimą. Pavyzdžiui, vabzdžiai ir gėlės, patekusios į skystą medžių dervą prieš milijonus metų, buvo visiškai išsaugotos be menkiausių pakitimų, tarsi būtų gyvi. Kaip tai galima paaiškinti? Faktas yra tas, kad derva palaipsniui sukietėjo, suakmenėjo, virsdama gintaru - pusbrangiu auksiniu akmeniu, dažnai visiškai skaidriu. Iš gintaro gaminami karoliukai, kandikliai, segės ir kt.. Gintare dažnai aptinkami įvairūs vabzdžiai, ypač skruzdėlės.
Skruzdė gintare. Štai ką Lomonosovas rašė apie šias įdomybes maždaug prieš 260 metų:

Vaikščiodama tuopos pavėsyje skruzdėlė įstrigo koja į lipnią dervą. Nors savo gyvenime jis buvo niekingas tarp žmonių: Po mirties jie tapo brangūs gintaru.

Ne visada, ypač senais laikais, geologiniai radiniai gaudavo teisingą apibrėžimą ir paskirtį. Buvo ir nepamirštamų kuriozų. Vienoje, pavyzdžiui, Ispanijos katedroje XVII amžiuje, krūminis mamuto dantis buvo gerbiamas kaip neabejotinas šventojo dantis. Tie, kurie kenčia nuo danties skausmo, tepdavosi prie Mamuto danties ir apskritai duodavo geras pajamas „šventiesiems tėvams“. Atkreipkite dėmesį, kad apytiksliai mamuto danties matmenys: šaknies ilgis – 12 centimetrų, kramtomojo paviršiaus ilgis – 14 centimetrų, plotis – 7 centimetrai. Kiekvienas žmogus turi turėti trisdešimt du dantis (su pilnu jų komplektu). Kokio dydžio buvo šventojo burna, sprendžiant iš neginčijamų pačios šventovės duomenų.
Senovės gyvūnų kasinėjimai. Pažymėtina, kad legendų apie milžinus, dvidešimt kartų aukštesnius už žmogų, buvo aptikta ir senoviniuose, „moksliniuose“ to meto traktatuose. Dar sunkesnių atvejų buvo su geologiniais radiniais. Senovės driežo skeleto įspaudas buvo pripažintas, pavyzdžiui, XVIII amžiaus pirmojo ketvirčio „išmokusių vyrų“ palaiminimu „Tvano“ metu nuskendusio žmogaus skeletui. Paslapties rūkas pamažu nuslūgo nuo įvairių stebuklingų radinių, o to paties XVIII amžiaus pabaigoje mokslininkai, atidžiai tyrinėję gyvūnų organizmo sandarą, paneigė „tvano liudininką“, atrasdami jame neabejotiną panašumą į driežą. Be fosilijų ir atspaudų, ant senovės gyvybės ar gamtos reiškinių akmens dažnai aptinkami tiesioginiai pėdsakai. Tokie, pavyzdžiui, yra seniausių gyvūnų galūnių pėdsakai, ropojančių kirminų pėdsakai, lietaus lašų atspaudai, bangų pjūvio žymės ir kt.
Suakmenėję senovės gyvūnų pėdsakai. Iš pradžių jie buvo įspausti ant minkštos žemės, vėliau palaipsniui sukietėjo ir suakmenėjo.

Sunku rasti žmogų, kuris nesusimąstytų, kaip atsirado gyvybė Žemėje. Šia tema yra daugybė idėjų – nuo ​​Biblijos ir Darvino iki šiuolaikinės evoliucijos teorijos, kuri nuolat keičiasi pagal naujausius mokslininkų atradimus.

Žinoma, visi girdėjo apie dinozaurus, matė juos filmuose ir muziejuose, ir tik nedaugelis ginčija jų istorinę egzistavimą.

Nors iki 1842 m. žmonija net nesuvokė, kad skirtingose ​​planetos vietose rasti milžiniškų gyvūnų kaulai priklauso tam pačiam tipui, vadindami juos „drakonais“ arba priskirdami palaikus titanams, kovojusiems Trojos kare. Prireikė mokslininkų, kurie palygino duomenis ir pavadino keistąsias liekanas, įžvalgos: dinozaurai. Ir šiandien mes puikiai žinome, kaip atrodė šie milžiniški driežai, išnykę prieš milijonus metų, aprašė daugybę jų rūšių, ir kiekvienas vaikas žino, kas jie tokie.

Tai, kad šie milžiniški ropliai atsirado Žemėje prieš 225–250 milijonų metų ir visiškai išmirė maždaug 66 milijonus metų prieš mūsų erą, nesukrečia daugumos paprastų žmonių, kurie nesidomi mokslo detalėmis. Natūralu, kad prisimename ir su dinozaurais giminingus krokodilus, kurie kaip rūšis atsirado prieš 83 milijonus metų ir sugebėjo išgyventi nuo neatmenamų laikų. Tačiau visi šie skaičiai retai koreliuoja mūsų mintyse pagal mastelį.

Kiek žmonijai metų?

Nedaug žmonių žino šiuolaikinių rūšių amžių Homo sapiens, o tai reiškia Homo sapiens, kuriam, mokslininkų vertinimu, tik 200 tūkstančių metų. Tai reiškia, kad žmonijos, kaip rūšies, amžius yra 1250 kartų mažesnis už roplių klasės, kuriai priklausė dinozaurai, amžių.

Jei norime suvokti, kaip mūsų planetoje iš pradžių atsirado gyvybė, būtina įsilieti į sąmonę ir sutvarkyti šiuos duomenis. O iš kur atsirado patys žmonės, kurie šiandien bando suprasti šį gyvenimą?

Šiandien į viešumą iškilo slapta mokslininkų medžiaga. Sukrečianti istorija apie pastarųjų metų eksperimentus, kurie perrašė evoliucijos teoriją ir atskleidė, kaip mūsų planetoje prasidėjo gyvybė, susprogdino ilgametes dogmas. Genetikos paslaptys, dažniausiai prieinamos tik siauram „iniciatyvų“ ratui, davė vienareikšmišką atsakymą į Darvino prielaidą.

Homo Sapiens (protingo žmogaus) protas yra tik 200 tūkstančių metų. O mūsų planeta yra 4,5 milijardo!

Slaptos medžiagos

Dar prieš kelis šimtmečius buvo galima tikėtis, kad tokios idėjos bus įgyvendintos ant laužo. Giordano Bruno buvo sudegintas už ereziją šiek tiek daugiau nei prieš 400 metų, 1600 m. vasario mėn. Tačiau šiandien pogrindiniai drąsių pionierių tyrimai tapo viešai žinoma.

Dar prieš 50 metų neišmanėliai tėčiai dažnai augindavo kitų vyrų vaikus, net pati mama ne visada žinojo tiesą. Šiandien tėvystės nustatymas yra įprasta analizė. Kiekvienas iš mūsų gali užsisakyti DNR tyrimą ir sužinoti, kas buvo jo protėviai, kieno gyslomis teka kraujas. Kartų pėdsakai amžinai įspausti genetiniame kode.

Šiame kodekse yra atsakymas į patį opiausią žmonijos protus kamuojantį klausimą: kaip prasidėjo gyvenimas?

Slapta mokslininkų medžiaga atskleidžia noro rasti vienintelį tikrą atsakymą istoriją. Tai istorija apie atkaklumą, atkaklumą ir nuostabų kūrybiškumą, apimanti didžiausius šiuolaikinio mokslo atradimus.

Siekdami suprasti, kaip prasidėjo gyvybė, žmonės ėjo tyrinėti tolimiausių planetos kampelių. Šių paieškų metu kai kurie mokslininkai už savo eksperimentus gavo „velnių“ ženklą, o kiti juos turėjo atlikti totalitarinio režimo kontrolėje.

Kaip prasidėjo gyvenimas žemėje?

Galbūt tai yra pats sunkiausias iš visų esamų klausimų. Tūkstančius metų didžioji dauguma žmonių tai aiškino viena teze – „gyvybę sukūrė dievai“. Kiti paaiškinimai buvo tiesiog neįsivaizduojami. Tačiau laikui bėgant situacija pasikeitė. Visą praėjusį šimtmetį mokslininkai bandė tiksliai išsiaiškinti, kaip atsirado pirmoji gyvybė planetoje, rašo Michaelas Marshallas BBC.

Dauguma šiuolaikinių mokslininkų, tyrinėjančių gyvybės kilmę, yra įsitikinę, kad juda teisinga kryptimi – o vykstantys eksperimentai tik sustiprina jų pasitikėjimą. Niutono atradimai iš genetikos perrašo žinių knygą nuo pirmojo puslapio iki paskutinio.

• Ne taip seniai mokslininkai atrado seniausią žmogaus protėvį, gyvenusį planetoje maždaug prieš 540 mln. Tyrėjai teigia, kad būtent iš šio „dantyto maišelio“ atsirado visi stuburiniai gyvūnai. Bendro protėvio dydis buvo tik milimetras.
• Šiuolaikiniams tyrinėtojams netgi pavyko sukurti pirmąjį pusiau sintetinį organizmą su esminiais DNR pokyčiais. Mes jau labai arti naujų baltymų sintezės, tai yra visiškai dirbtinės gyvybės. Vos per porą šimtmečių žmonija sugebėjo įvaldyti naujo tipo gyvų organizmų kūrimą.
• Mes ne tik kuriame naujus organizmus, bet ir užtikrintai redaguojame esamus. Mokslininkai netgi sukūrė „programinę įrangą“, leidžiančią redaguoti DNR grandinę naudojant korinio ryšio įrankius. Beje, tik 1% DNR turi genetinę informaciją, teigia mokslininkai. Kam skirti kiti 99 proc.
• DNR yra tokia universali, kad gali saugoti informaciją kaip standžiajame diske. Jie jau įrašė filmą į DNR ir be problemų sugebėjo atsisiųsti informaciją atgal, nes anksčiau rinkdavo failus iš diskelio.

Laikykite save išsilavinusiu ir šiuolaikinis žmogus? Tada tereikia žinoti.

Nors DNR buvo atrasta dar 1869 m., šios žinios pirmą kartą buvo panaudotos kriminalistikoje tik 1986 m.

Čia yra gyvybės atsiradimo Žemėje istorija

Gyvenimas senas. Dinozaurai yra bene žinomiausi iš visų išnykusių būtybių, tačiau jie atsirado tik prieš 250 milijonų metų. Pirmoji gyvybė planetoje atsirado daug anksčiau.

Manoma, kad seniausios fosilijos yra maždaug 3,5 milijardo metų senumo. Kitaip tariant, jie yra 14 kartų vyresni už pirmuosius dinozaurus!

Tačiau tai nėra riba. Pavyzdžiui, 2016 metų rugpjūtį buvo rasta iškastinių bakterijų, kurių amžius siekia 3,7 mlrd. Tai 15 tūkstančių kartų senesnis už dinozaurus!

Pati Žemė nėra daug senesnė už šias bakterijas – mūsų planeta galutinai susiformavo maždaug prieš 4,5 mlrd. Tai yra, pirmoji gyvybė Žemėje atsirado gana „greitai“, po maždaug 800 milijonų metų planetoje egzistavo bakterijos - gyvi organizmai, kurie, pasak mokslininkų, laikui bėgant sugebėjo tapti sudėtingesni ir sukelti paprastų organizmų vandenyne. pirma, o pabaigoje baigiasi ir pati žmonių giminė.

Naujausia Kanados ataskaita patvirtina šiuos duomenis: seniausių bakterijų amžius vertinamas nuo 3 770 iki 4 300 milijardų metų. Tai reiškia, kad gyvybė mūsų planetoje, tikėtina, atsirado „maždaug“ 200 milijonų metų po jos susiformavimo. Rasti mikroorganizmai gyveno ant geležies. Jų palaikai buvo rasti kvarco uolienose.

Darant prielaidą, kad gyvybė atsirado Žemėje – tai skamba pagrįstai, atsižvelgiant į tą kitą kosminiai kūnai jos dar neradome nei kitose planetose, nei ant iš kosmoso atneštų meteoritų fragmentų, tai turėjo įvykti per tą laiko tarpą, kuris apima milijardą metų nuo planetos galutinai susiformavimo momento iki planetos atsiradimo datos. tų mūsų laikų fosilijų.

Taigi, susiaurinę mus dominantį laiko tarpą, remdamiesi naujausiais tyrimais, galime daryti prielaidą, kokia tiksliai buvo pirmoji gyvybė Žemėje.

Iš kasinėjimų metu rastų skeletų mokslininkai atkūrė priešistorinių milžinų išvaizdą.

Kiekvienas gyvas organizmas susideda iš ląstelių (taip pat ir jūs)

Dar XIX amžiuje biologai nustatė, kad visi gyvi organizmai susideda iš „ląstelių“ – mažyčių įvairių formų ir dydžių organinių medžiagų gumulėlių.

Ląstelės pirmą kartą buvo atrastos dar XVII amžiuje – tuo pat metu, kai buvo išrasti gana galingi mikroskopai, tačiau tik po pusantro šimtmečio mokslininkai priėjo prie tos pačios išvados: ląstelės yra visos planetos gyvybės pagrindas.

Žinoma, išoriškai žmogus nepanašus nei į žuvį, nei į dinozaurus, o tik pažiūri pro mikroskopą, kad įsitikintum, jog žmonės susideda iš beveik tų pačių ląstelių kaip ir gyvūnų pasaulio atstovai. Be to, tos pačios ląstelės yra augalų ir grybų pagrindas.

Visi organizmai yra sudaryti iš ląstelių, įskaitant jus.

Gausiausia gyvybės forma yra vienaląstės bakterijos

Iki šiol daugumą gyvybės formų galima drąsiai vadinti mikroorganizmais, kurių kiekviena susideda tik iš vienos ląstelės.

Labiausiai žinomas tokio gyvenimo tipas yra bakterijos, gyvenančios bet kurioje pasaulio vietoje.

2016 m. balandį mokslininkai pristatė atnaujintą „gyvybės medžio“ versiją: savotišką šeimos medis kiekvienam gyvo organizmo tipui. Didžioji dauguma šio medžio „šakų“ yra užimtos bakterijų. Be to, medžio forma rodo, kad visos gyvybės Žemėje protėvis buvo bakterija. Kitaip tariant, visa gyvų organizmų įvairovė (taip pat ir jūs) kilo iš vienos bakterijos.

Taigi galime tiksliau prieiti prie gyvybės kilmės klausimo. Norint atkurti tą pačią pirmąją ląstelę, būtina kuo tiksliau atkurti sąlygas, kurios planetoje vyravo daugiau nei prieš 3,5 milijardo metų.

Taigi kaip sunku?

Vienaląstės bakterijos yra labiausiai paplitusi gyvybės forma Žemėje.

Eksperimentų pradžia

Daugelį šimtmečių klausimas "kaip prasidėjo gyvenimas?" beveik niekada nežiūrima rimtai. Juk, kaip jau prisiminėme pačioje pradžioje, atsakymas buvo žinomas: gyvybę sukūrė Kūrėjas.

Iki XIX amžiaus dauguma žmonių tikėjo „vitalizmu“. Šis mokymas grindžiamas idėja, kad visos gyvos būtybės yra apdovanotos ypatinga antgamtine galia, kuri jas skiria nuo negyvų objektų.

Vitalizmo idėjos dažnai atkartodavo religinius postulatus. Biblijoje rašoma, kad Dievas, padedamas „gyvybės dvelksmo“, atgaivino pirmuosius žmones, o nemirtinga siela yra viena iš vitalizmo apraiškų.

Tačiau yra viena problema. Vitalizmo idėjos iš esmės klaidingos.

Iki XIX amžiaus pradžios mokslininkai atrado keletą medžiagų, kurios buvo randamos tik gyvuose daiktuose. Viena iš šių medžiagų buvo šlapalas, kurio yra šlapime, ir jo buvo galima gauti 1799 m.

Tačiau šis atradimas neprieštaravo vitalizmo sampratai. Karbamidas atsirado tik gyvuose organizmuose, todėl galbūt jiems buvo suteiktas ypatingas gyvybingumas, dėl kurio jie buvo išskirtiniai.

Vitalizmo mirtis

Tačiau 1828 metais vokiečių chemikas Friedrichas Wöhleris sugebėjo susintetinti karbamidą iš neorganinio junginio – amonio cianato, kuris neturėjo nieko bendra su gyvomis būtybėmis. Kiti mokslininkai sugebėjo pakartoti jo eksperimentą ir netrukus paaiškėjo, kad visus organinius junginius galima gauti iš paprastesnių – neorganinių.

Tai pažymėjo vitalizmo, kaip mokslinės koncepcijos, pabaigą.

Tačiau žmonėms buvo gana sunku atsikratyti savo įsitikinimų. Tai, kad organiniuose junginiuose, būdinguose tik gyvoms būtybėms, tikrai nėra nieko ypatingo, daugeliui atrodė, kad tai atėmė iš gyvybės magijos elementą, paversdama žmones iš dieviškų būtybių kone mašinomis. Žinoma, tai labai prieštaravo Biblijai.

Net kai kurie mokslininkai toliau kovojo už vitalizmą. 1913 m. anglų biochemikas Benjaminas Moore'as karštai propagavo savo „biotinės energijos“ teoriją, kuri iš esmės buvo tas pats vitalizmas, bet su kitokiu viršeliu. Vitalizmo idėja turi gana tvirtas šaknis žmogaus siela emociniame lygmenyje.

Šiandien jos atspindžių galima rasti netikėčiausiose vietose. Paimkime, pavyzdžiui, keletą mokslinės fantastikos istorijų, kuriose veikėjo „gyvybės energija“ gali būti papildyta arba išsunkta. Pagalvokite apie Doctor Who „atkūrimo energiją“, kurią naudoja Time Lord rasė. Šią energiją būtų galima papildyti, jei ji pasibaigtų. Nors idėja atrodo futuristinė, iš tikrųjų tai yra senamadiškų teorijų atspindys.

Taigi, po 1828 m., mokslininkai pagaliau turėjo rimtą priežastį ieškoti naujo gyvybės kilmės paaiškinimo, šį kartą atmetant spėliones apie dievišką įsikišimą.

Bet jie nepradėjo ieškoti. Atrodytų, tyrimo tema užsiminė pati, bet iš tikrųjų gyvybės atsiradimo paslapties nebuvo kreiptasi kelis dešimtmečius. Galbūt visi vis dar buvo pernelyg prisirišę prie vitalizmo, kad galėtų judėti toliau.

Chemikas Friedrichas Wöhleris sugebėjo iš neorganinių medžiagų susintetinti karbamidą – organinį junginį.

Darvinas ir evoliucijos teorija

Didelis lūžis biologiniuose tyrimuose XIX amžiuje buvo Charleso Darwino sukurta ir kitų mokslininkų tęsiama evoliucijos teorija.

Darvino teorija, išdėstyta knygoje „Rūšių kilmė“ 1859 m., paaiškino, kaip visa gyvūnų pasaulio įvairovė atsirado iš vieno protėvio.

Darvinas teigė, kad Dievas nesukūrė kiekvienos gyvų būtybių rūšies atskirai, tačiau visos šios rūšys yra kilusios iš primityvaus organizmo, atsiradusio prieš milijonus metų, kuris dar vadinamas paskutiniu visuotiniu bendru protėviu.

Idėja pasirodė itin prieštaringa, nes ji paneigė Biblijos postulatus. Darvino teorija buvo sulaukta nuožmios kritikos, ypač iš įžeistų krikščionių.

Tačiau evoliucijos teorija nė žodžio nepasakė apie tai, kaip atsirado pats pirmasis organizmas.

Kaip atsirado pirmasis gyvenimas?

Darvinas suprato, kad tai esminis klausimas, bet (galbūt nenorėdamas įsivelti į dar vieną konfliktą su dvasininkais) palietė tai tik 1871 m. laiške. Emocinis laiško tonas rodė, kad mokslininkas suvokė visą gilią prasmę Ši problema:

„... Bet jei dabar [o, kas būtų didelis, jei!] kokiame nors šiltame vandens telkinyje, kuriame yra visų reikalingų amonio ir fosforo druskų ir prieinama šviesai, šilumai, elektrai ir kt., chemiškai susidarė baltymas, galintis toliau ir sudėtingiau transformuotis...

Kitaip tariant: įsivaizduokite mažą vandens telkinį, pripildytą paprastų organinių junginių ir po saule. Kai kurie ryšiai gali pradėti sąveikauti ir sukurti daugiau sudėtingos medžiagos, kaip baltymas, kuris, savo ruožtu, taip pat sąveikaus ir vystysis.

Mintis buvo gana paviršutiniška. Tačiau vis dėlto tai sudarė pirmųjų hipotezių apie gyvybės kilmę pagrindą.

Darvinas ne tik sukūrė evoliucijos teoriją, bet ir pasiūlė, kad gyvybė atsirado šiltame vandenyje, prisotintame reikiamų neorganinių junginių.

Aleksandro Oparino revoliucinės idėjos

Ir pirmieji žingsniai šia kryptimi buvo žengti visai ne ten, kur galima būtų tikėtis. Galbūt manote, kad tokie tyrimai, kurie reiškia minties laisvę, turėjo būti atlikti, pavyzdžiui, JK arba JAV. Tačiau iš tikrųjų pirmąsias hipotezes apie gyvybės kilmę gimtosiose stalininės SSRS platybėse iškėlė mokslininkas, kurio vardo tikriausiai niekada negirdėjote.

Yra žinoma, kad Stalinas uždarė daugybę genetikos tyrimų. Vietoj to jis propagavo agronomo Trofimo Lysenkos idėjas, kurios, jo nuomone, labiau tinka komunistinei ideologijai. Mokslininkai, atlikę tyrimus genetikos srityje, buvo įpareigoti viešai palaikyti Lysenkos idėjas, kitaip jie rizikuoja atsidurti stovyklose.

Būtent tokioje įtemptoje atmosferoje savo eksperimentus turėjo atlikti biochemikas Aleksandras Ivanovičius Oparinas. Tai buvo įmanoma, nes jis įrodė esąs patikimas komunistas: palaikė Lysenkos idėjas ir netgi gavo Lenino ordiną – garbingiausią apdovanojimą iš visų tuo metu egzistavusių.

Sovietų biochemikas Aleksandras Oparinas pasiūlė, kad pirmieji gyvi organizmai susiformavo kaip koacervatai.

Nauja teorija apie pirmosios gyvybės žemėje kilmę

Oparinas aprašė, kokia buvo Žemė pirmosiomis dienomis po jos susiformavimo. Planetos paviršius buvo karštas ir pritraukė mažus meteoritus. Aplink buvo tik pusiau išlydyti akmenys, kuriuose buvo daugybė cheminių medžiagų, kurių daugelis yra anglies pagrindu.

Galiausiai Žemė pakankamai atvėso, kad garai pirmą kartą pavirto į skystą vandenį ir taip atsirado pirmasis lietus. Po kurio laiko planetoje atsirado karšti vandenynai, kuriuose gausu anglies pagrindu pagamintų cheminių medžiagų. Kiti įvykiai gali vystytis pagal du scenarijus.

Pirmasis reiškė medžiagų sąveiką, kurioje atsiras sudėtingesni junginiai. Oparinas teigė, kad planetos vandens baseine galėjo susidaryti gyviems organizmams svarbios cukrus ir aminorūgštys.

Pagal antrąjį scenarijų kai kurios medžiagos, sąveikaudamos, pradėjo formuoti mikroskopines struktūras. Kaip žinia, daugelis organinių junginių vandenyje netirpsta: pavyzdžiui, aliejus sudaro sluoksnį vandens paviršiuje. Tačiau kai kurios medžiagos, susilietus su vandeniu, sudaro iki 0,01 cm (0,004 colio) skersmens sferinius rutuliukus arba „koacervuoja“.

Stebint koacervatus mikroskopu, galima pastebėti jų panašumą į gyvas ląsteles. Jie auga, keičia formą ir kartais dalijasi į dvi dalis. Jie taip pat sąveikauja su aplinkiniais junginiais, todėl juose gali susikaupti kitos medžiagos. Oparinas teigė, kad koacervatai buvo šiuolaikinių ląstelių protėviai.

Johno Haldane'o pirmoji gyvenimo teorija

Po penkerių metų, 1929 m., anglų biologas Johnas Burdonas Sandersonas Haldane'as savarankiškai pateikė savo teoriją su panašiomis idėjomis, kuri buvo paskelbta „Rationalist Annual“.

Iki to laiko Haldane'as jau buvo labai prisidėjęs prie evoliucijos teorijos kūrimo, prisidėdamas prie Darvino idėjų integravimo į genetikos mokslą.

Ir jis buvo labai įsimintinas žmogus. Kartą eksperimento metu dekompresinėje kameroje jis patyrė ausies būgnelio plyšimą, apie kurį vėliau rašė: „Membrana jau gyja, ir net jei joje liks skylė, tai, nepaisant kurtumo, ji bus galima apgalvotai išleisti iš ten tabako dūmų žiedus, o tai, manau, svarbus pasiekimas“.

Kaip ir Oparinas, Haldane'as tiksliai pasiūlė, kaip organiniai junginiai galėtų sąveikauti vandenyje: „(anksčiau) pirmieji vandenynai pasiekdavo karšto sultinio konsistenciją“. Taip buvo sudarytos sąlygos atsirasti „pirmiesiems gyviems ar pusiau gyviems organizmams“. Tomis pačiomis sąlygomis „naftos plėvelės“ viduje galėtų būti ir paprasčiausi organizmai.

Johnas Haldane'as, nepriklausomai nuo Oparino, pateikė panašias idėjas apie pirmųjų organizmų kilmę.

Oparino-Haldane'o hipotezė

Taigi pirmieji biologai, iškėlę šią teoriją, buvo Oparinas ir Haldane'as. Tačiau mintis, kad Dievas ar net kokia nors abstrakti „gyvybės jėga“ nedalyvavo gyvų organizmų formavime, buvo radikali. Kaip ir Darvino evoliucijos teorija, ši mintis krikščionybei buvo antausis į veidą.

SSRS valdžia buvo visiškai patenkinta šiuo faktu. Sovietmečiu šalyje viešpatavo ateizmas, o valdžia su džiaugsmu palaikė materialistinius tokių sudėtingų reiškinių kaip gyvenimas paaiškinimus. Beje, Haldane'as taip pat buvo ateistas ir komunistas.

„Tais laikais į šią idėją buvo žiūrima tik per jų pačių įsitikinimų prizmę: religingi žmonės ją vertino priešiškai, kitaip nei komunistinių idėjų šalininkai“, – sako Armenas Mulkidzhanyanas, gyvybės kilmės ekspertas iš Osnabriuko universiteto m. Vokietija. „Sovietų Sąjungoje ši idėja buvo priimta su džiaugsmu, nes jiems nereikėjo Dievo. Ir Vakaruose jai pritarė visi tie patys kairiųjų pažiūrų šalininkai, komunistai ir kt.

Sąvoka, kad gyvybė susiformavo organinių junginių „pirminėje sriuboje“, vadinama Oparino-Haldane'o hipotezė. Ji atrodė pakankamai įtikinamai, bet buvo viena problema. Tuo metu nebuvo nei vieno praktinio eksperimento, kuris įrodytų šios hipotezės teisingumą.

Tokie eksperimentai prasidėjo tik po beveik ketvirčio amžiaus.

Pirmieji eksperimentai sukurti gyvybę „mėgintuvėlyje“

Gyvybės kilmės klausimu susidomėjo Haroldas Urey – garsus mokslininkas, jau 1934 metais gavęs Nobelio chemijos premiją ir net dalyvavęs kuriant atominę bombą.

Antrojo pasaulinio karo metu Urey dalyvavo Manheteno projekte, rinkdamas nestabilų uraną-235, reikalingą bombos šerdies gamybai. Pasibaigus karui, Urey pasisakė už civilinę branduolinių technologijų kontrolę.

Urey susidomėjo cheminiais reiškiniais, vykstančiais m atvira erdvė. O didžiausią susidomėjimą jam kėlė procesai, vykę formuojantis Saulės sistemai. Vienoje iš savo paskaitų jis atkreipė dėmesį į tai, kad pirmosiomis dienomis Žemėje greičiausiai nebuvo deguonies. Ir šios sąlygos buvo idealios „pirminės sriubos“, apie kurią kalbėjo Oparinas ir Haldane'as, susidarymui, nes kai kurios reikalingos medžiagos buvo tokios silpnos, kad jos ištirpdavo susilietus su deguonimi.

Paskaitoje dalyvavo doktorantas Stanley Milleris, kuris kreipėsi į Urey su pasiūlymu atlikti eksperimentą remiantis šia idėja. Yuuri iš pradžių buvo skeptiškas, bet vėliau Milleris sugebėjo jį įtikinti.

1952 m. Milleris atliko garsiausią eksperimentą, skirtą paaiškinti gyvybės Žemėje kilmę.

Stanley Millerio eksperimentas tapo žinomiausiu gyvų organizmų kilmės mūsų planetoje tyrimo istorijoje.

Garsiausias eksperimentas apie gyvybės kilmę Žemėje

Pasiruošimas neužtruko. Milleris sujungė keletą stiklinių kolbų, kuriose cirkuliavo 4 medžiagos, kurios tariamai egzistavo ankstyvojoje Žemėje: verdantis vanduo, vandenilis, amoniakas ir metanas. Dujos buvo sistemingos kibirkšties iškrovos – tai buvo žaibo smūgių, kurie ankstyvojoje Žemėje buvo įprastas reiškinys, modeliavimas.

Milleris išsiaiškino, kad „vanduo kolboje po pirmos dienos tapo akivaizdžiai rausvas, o po pirmosios savaitės tirpalas tapo drumstas ir tamsiai raudonas“. Vyko naujų formavimasis cheminiai junginiai.

Kai Milleris išanalizavo tirpalo sudėtį, jis nustatė, kad jame yra dvi aminorūgštys: glicinas ir alaninas. Kaip žinote, aminorūgštys dažnai apibūdinamos kaip gyvybės statybinės medžiagos. Šios aminorūgštys naudojamos formuojant baltymus, kurie daugiausia kontroliuoja biocheminiai procesai mūsų kūne. Milleris tiesiogine prasme nuo nulio sukūrė du svarbiausius gyvo organizmo komponentus.

1953 metais eksperimento rezultatai buvo paskelbti prestižiniame žurnale Science. Yuuri, kaip garbingas, nors ir nebūdingas jo amžiaus mokslininkui, pašalino savo vardą iš pavadinimo, palikdamas visą šlovę Milleriui. Nepaisant to, tyrimas paprastai vadinamas „Miller-Urey eksperimentu“.

Miller-Urey eksperimento reikšmė

„Millero-Urey eksperimento vertė yra ta, kad jis parodo, jog net ir paprastoje atmosferoje gali susidaryti daug biologinių molekulių“, – sako Kembridžo molekulinės biologijos laboratorijos mokslininkas Johnas Sutherlandas.

Ne visos eksperimento detalės buvo tikslios, kaip vėliau paaiškėjo. Tiesą sakant, tyrimai parodė, kad ankstyvojoje Žemės atmosferoje buvo ir kitų dujų. Tačiau tai nesumenkina eksperimento reikšmės.

„Tai buvo svarbus eksperimentas, sužavėjęs daugelio vaizduotę, todėl jis vis dar minimas iki šiol“, – sako Sutherlandas.

Atsižvelgdami į Millerio eksperimentą, daugelis mokslininkų pradėjo ieškoti būdų, kaip nuo nulio sukurti paprastas biologines molekules. Atsakymas į klausimą „Kaip atsirado gyvybė Žemėje?“ atrodė labai artimas.

Bet tada paaiškėjo, kad gyvenimas yra daug sudėtingesnis, nei galite įsivaizduoti. Gyvos ląstelės, kaip paaiškėjo, yra ne tik cheminių junginių rinkinys, bet ir sudėtingi maži mechanizmai. Staiga kurti gyvas ląsteles nuo nulio tapo daug daugiau rimta problema nei tikėjosi mokslininkai.

Genų ir DNR tyrimas

XX amžiaus šeštojo dešimtmečio pradžioje mokslininkai jau buvo nutolę nuo idėjos, kad gyvenimas yra dievų dovana.

Vietoj to, jie pradėjo tyrinėti spontaniškos ir natūralios gyvybės atsiradimo ankstyvojoje Žemėje galimybę – ir dėl svarbiausio Stanley Millerio eksperimento atsirado šios idėjos įrodymų.

Kol Milleris bandė sukurti gyvybę nuo nulio, kiti mokslininkai aiškinosi, iš ko susideda genai.

Šiuo metu dauguma biologinių molekulių jau buvo ištirtos. Tai apima cukrų, riebalus, baltymus ir nukleorūgštis, tokias kaip „dezoksiribonukleino rūgštis“ – dar žinoma DNR.

Šiandien visi žino, kad DNR yra mūsų genai, tačiau šeštojo dešimtmečio biologams tai buvo tikras šokas.

Baltymai turėjo sudėtingesnę struktūrą, todėl mokslininkai manė, kad juose yra genų informacija.

Šią teoriją 1952 m. paneigė Carnegie instituto mokslininkai Alfredas Hershey ir Martha Chase. Jie tyrinėjo paprastus virusus, sudarytus iš baltymų ir DNR, kurie dauginasi užkrėsdami kitas bakterijas. Mokslininkai nustatė, kad viruso DNR, o ne baltymai, prasiskverbia į bakterijas. Iš to buvo padaryta išvada, kad DNR yra genetinė medžiaga.

Hershey ir Chase'o atradimas buvo DNR struktūros ir jos veikimo tyrimo lenktynių pradžia.

Martha Chase ir Alfred Hershey atrado, kad DNR neša genetinę informaciją.

Sraigtinė DNR struktūra yra vienas svarbiausių XX amžiaus atradimų.

Francis Crick ir James Watson iš Kembridžo universiteto buvo pirmieji, kurie sugalvojo sprendimą, ne be neįvertintos kolegės Rosalind Franklin pagalbos. Tai atsitiko praėjus metams po Hershey ir Chase eksperimentų.

Jų atradimas tapo vienu svarbiausių XX a. Šis atradimas pakeitė požiūrį į gyvybės kilmę, atskleisdamas neįtikėtinai sudėtingą gyvų ląstelių struktūrą.

Watsonas ir Crickas atrado, kad DNR yra dviguba spiralė (dvigubas varžtas), kuri atrodo kaip lenktos kopėčios. Kiekvienas iš dviejų šių kopėčių „polių“ sudarytas iš molekulių, vadinamų nukleotidais.

Ši struktūra aiškiai parodo, kaip ląstelės kopijuoja savo DNR. Kitaip tariant, tampa aišku, kaip tėvai perduoda savo genų kopijas vaikams.

Svarbu suprasti, kad dviguba spiralė gali būti „atsirišta“. Tai atvers prieigą prie genetinio kodo, kurį sudaro genetinių bazių seka (A, T, C ir G), paprastai esančios DNR kopėčių „laiptelėse“. Tada kiekviena kryptis naudojama kaip šablonas, norint sukurti kitos kopiją.

Šis mechanizmas leidžia paveldėti genus nuo pat gyvenimo pradžios. Jūsų pačių genai galiausiai kilę iš senovinės bakterijos – ir kiekvienas iš jų buvo perduodamas naudojant tą patį mechanizmą, kurį atrado Crickas ir Watsonas.

Pirmą kartą visuomenei buvo atskleista viena slapčiausių gyvenimo paslapčių.

DNR struktūra: 2 stuburai (antilygiagrečios grandinės) ir nukleotidų poros.

DNR iššūkis

Kaip paaiškėjo, DNR turi tik vieną užduotį. Jūsų DNR nurodo jūsų kūno ląstelėms, kaip gaminti baltymus (baltymus), molekules, atliekančias daug svarbių užduočių.

Be baltymų negalėtumėte virškinti maisto, nustotų plakti širdis, sustotų kvėpavimas.

Tačiau baltymų susidarymo proceso atkūrimas naudojant DNR iš tikrųjų pasirodė esąs nelengvas uždavinys. Kiekvienas, kuris bandė paaiškinti gyvybės kilmę, tiesiog negalėjo suprasti, kaip kažkas tokio sudėtingo galėjo atsirasti ir vystytis savaime.

Kiekvienas baltymas iš esmės yra ilga aminorūgščių grandinė, susipynusi tam tikra tvarka. Ši tvarka lemia trimatę baltymo formą, taigi ir jo paskirtį.

Ši informacija yra užkoduota DNR bazių sekoje. Taigi, kai ląstelė turi pagaminti tam tikrą baltymą, ji nuskaito atitinkamą geną DNR, kad sukurtų nurodytą aminorūgščių seką.

Kas yra RNR?

Ląstelių DNR naudojimo procese yra vienas įspėjimas.

• DNR yra pats brangiausias ląstelės išteklius. Todėl ląstelės nenori kiekvienu veiksmu remtis DNR.
• Vietoj to, ląstelės nukopijuoja informaciją iš DNR į mažas kitos medžiagos, vadinamos, molekules RNR (ribonukleino rūgštis).
• RNR yra panaši į DNR, bet turi tik vieną grandinę.

Jei pateiksime analogiją tarp DNR ir bibliotekos knygos, RNR čia atrodys kaip puslapis su knygos santrauka.

Informacijos pavertimo per RNR grandinę į baltymą procesą užbaigia labai sudėtinga molekulė, vadinama ribosoma.

Šis procesas vyksta kiekvienoje gyvoje ląstelėje, net ir paprasčiausiose bakterijose. Ji tokia pat svarbi gyvenimui kaip maistas ir kvėpavimas.

Taigi bet koks gyvybės atsiradimo paaiškinimas turi parodyti, kaip atsirado ir kaip ji pradėjo veikti sudėtinga trijulė, kuri apima DNR, RNR ir ribosomos.

Skirtumas tarp DNR ir RNR.

Viskas daug sudėtingiau

Oparino ir Haldane'o teorijos dabar atrodė naivios ir paprastos, o Millerio eksperimentas, kurio metu buvo sukurtos kelios aminorūgštys, reikalingos baltymui susidaryti, atrodė mėgėjiškai. Ilgoje kelionėje į gyvybės kūrimą jo tyrimai, kad ir kokie vaisingi, buvo akivaizdžiai tik pirmas žingsnis.

„DNR priverčia RNR gaminti baltymus – visa tai yra uždarame chemikalų maišelyje“, – sako Johnas Sutherlandas. „Pažiūri į tai ir stebisi, kaip tai sunku. Ką galime padaryti, kad surastume organinį junginį, kuris visa tai atliktų vienu kartu?

Galbūt gyvenimas prasidėjo nuo RNR?

Pirmasis į šį klausimą atsakė britų chemikas Leslie Orgel. Jis vienas pirmųjų pamatė Cricko ir Watsono sukurtą DNR modelį, o vėliau padėjo NASA vykdyti Vikingų programą, kurios metu į Marsą buvo siunčiami nusileidimai.

Orgel ketino supaprastinti užduotį. 1968 m., remiamas Cricko, jis pasiūlė, kad pirmosiose gyvose ląstelėse nebūtų nei baltymų, nei DNR. Priešingai, jie beveik visiškai susideda iš RNR. Šiuo atveju pirminės RNR molekulės turėjo būti universalios. Pavyzdžiui, jiems reikėjo pasidaryti savo pačių kopijas, tikriausiai naudojant tą patį poravimo mechanizmą kaip ir DNR.

Idėja, kad gyvybė prasidėjo nuo RNR, turėjo neįtikėtiną įtaką visiems būsimiems tyrimams. Ir tai tapo įnirtingų diskusijų mokslo bendruomenėje priežastimi, kuri nenutilo iki šiol.

Darant prielaidą, kad gyvybė prasidėjo nuo RNR ir kažkokio kito elemento, Orgelis pasiūlė, kad vienas iš svarbiausių gyvenimo aspektų – gebėjimas daugintis – atsirado anksčiau nei kiti. Galima sakyti, kad jis galvojo ne tik apie tai, kaip atsirado gyvybė, bet kalbėjo apie pačią gyvenimo esmę.

Daugelis biologų sutiko su Orgelio mintimi, kad „reprodukcija buvo pirmoji“. Darvino evoliucijos teorijoje gebėjimas daugintis yra svarbiausias dalykas: tai yra vienintelis būdas organizmui „laimėti“ šią rasę – tai yra, palikti daug vaikų.

Leslie Orgel iškėlė idėją, kad pirmosios ląstelės veikė RNR pagrindu.

Padalinta į 3 stovyklas

Tačiau gyvenimui būdingi ir kiti ne mažiau svarbūs bruožai.

Ryškiausias iš jų yra medžiagų apykaita: gebėjimas įsisavinti aplinkos energiją ir panaudoti ją išgyvenimui.

Daugeliui biologų metabolizmas yra esminė gyvenimo savybė, o gebėjimas daugintis yra antras.

Taigi nuo septintojo dešimtmečio mokslininkai, kovojantys su gyvybės kilmės paslaptimi, pradėjo skirstytis į 2 stovyklas.

„Pirmasis teigė, kad metabolizmas buvo anksčiau nei genetika, o antrasis buvo priešingos nuomonės“, - aiškina Sutherlandas.

Buvo trečioji grupė, kuri teigė, kad pirmiausia turi būti talpykla pagrindinėms molekulėms, kurios neleistų joms irti.

„Pirmiausia turėjo būti suskaidymas, nes be jo ląstelių metabolizmas būtų beprasmis“, - aiškina Sutherlandas.

Kitaip tariant, ląstelė turėjo būti gyvybės šaltinis, kaip jau prieš kelis dešimtmečius pabrėžė Oparinas ir Haldane'as, ir galbūt ši ląstelė turėjo būti padengta paprastais riebalais ir lipidais.

Kiekviena iš trijų idėjų susilaukė savo šalininkų ir išliko iki šių dienų. Mokslininkai kartais pamiršdavo šaltakraujišką profesionalumą ir aklai palaikė vieną iš trijų idėjų.

Kaip rezultatas, mokslines konferencijasšiuo klausimu dažnai lydėjo skandalai, o šiuos įvykius nušviečiantys žurnalistai dažnai iš vienos stovyklos mokslininkų išgirsdavo nešališkus komentarus apie kitų dviejų kolegų darbą.

„Orgel“ dėka idėja, kad gyvenimas prasidėjo nuo RNR, priartino visuomenę prie galvosūkio.

O devintajame dešimtmetyje įvyko stulbinantis atradimas, kuris iš tikrųjų patvirtino Orgelio hipotezę.

Kas buvo pirma: konteineris, metabolizmas ar genetika?

Taigi, septintojo dešimtmečio pabaigoje, ieškodami atsakymo į gyvybės atsiradimo planetoje paslaptį, mokslininkai buvo suskirstyti į 3 stovyklas.

1. Pirmieji buvo tikri, kad gyvybė prasidėjo susiformavus primityvioms biologinių ląstelių versijoms.
2. Antrasis manė, kad pirmasis ir pagrindinis žingsnis buvo medžiagų apykaitos sistema.
3. Dar kiti sutelkė dėmesį į genetikos ir dauginimosi (replikacijos) svarbą.

Ši trečioji stovykla bandė išsiaiškinti, kaip galėjo atrodyti pats pirmasis replikatorius, turėdamas omenyje mintį, kad replikatorius turi būti pagamintas iš RNR.

Daugelis RNR veidų

Iki septintojo dešimtmečio mokslininkai turėjo pakankamai pagrindo manyti, kad RNR yra visos gyvybės šaltinis.

Šios priežastys apėmė faktą, kad RNR gali padaryti tai, ko DNR negalėjo.

Būdama viengrandė molekulė, RNR gali susilenkti į įvairias formas, o tai nebuvo įmanoma naudojant standžią dvigrandę DNR.

RNR, kuri susilankstė kaip origami, savo elgesiu labai priminė baltymus. Galų gale, baltymai iš esmės yra tos pačios ilgos grandinės, bet susidedančios iš aminorūgščių, o ne iš nukleotidų, o tai leidžia jiems sukurti sudėtingesnes struktūras.

Tai yra nuostabiausių baltymų sugebėjimų raktas. Kai kurie baltymai gali pagreitinti arba „katalizuoti“ chemines reakcijas. Šie baltymai vadinami fermentais.

Pavyzdžiui, žmogaus žarnyne yra daug fermentų, kurie suskaido sudėtingas maisto molekules į paprastas (kaip cukrų) – tai yra tas, kurias toliau naudoja mūsų ląstelės. Be fermentų gyventi būtų tiesiog neįmanoma. Pavyzdžiui, neseniai Korėjos lyderio pusbrolio mirtis Malaizijos oro uoste įvyko dėl to, kad jo organizme nustojo funkcionuoti fermentas (fermentas), kurio veikimas slopina nervinį reagentą VX – dėl to paralyžiuojama kvėpavimo sistema ir žmogus miršta per kelias minutes. Fermentai yra labai svarbūs mūsų kūno funkcionavimui.

Leslie Orgel ir Francis Crick iškėlė kitą hipotezę. Jei RNR galėtų susilankstyti kaip baltymai, ar ji taip pat galėtų sudaryti fermentus?

Jei taip atsitiks, RNR gali būti originali ir labai įvairiapusė gyva molekulė, kaupianti informaciją (kaip daro DNR) ir katalizuojanti reakcijas, kaip tai daro kai kurie baltymai.

Idėja buvo įdomi, tačiau per ateinančius 10 metų įrodymų, patvirtinančių ją, taip ir nepavyko rasti.

RNR fermentai

Thomas Check gimė ir užaugo Ajovoje. Dar vaikystėje jo aistra buvo akmenys ir mineralai. Ir jau vidurinėje mokykloje jis buvo nuolatinis svečias pas vietos universiteto geologus, kurie rodė mineralinių struktūrų maketus. Galiausiai jis tapo biochemiku, daugiausia dėmesio skyręs RNR tyrimams.

Devintojo dešimtmečio pradžioje Chekas ir kolegos iš Kolorado universiteto Boulderyje tyrė vienaląstį organizmą, vadinamą Tetrahymena termofilu. Dalis šio ląstelinio organizmo apėmė RNR grandines. Tikras pastebėjo, kad vienas iš RNR segmentų kartais atsiskirdavo nuo kitų, tarsi būtų atskirtas žirklėmis.

Kai jo komanda pašalino visus fermentus ir kitas molekules, kurios galėtų veikti kaip molekulinės žirklės, RNR vis tiek toliau izoliavo šį segmentą. Tuo pačiu metu buvo atrastas pirmasis RNR fermentas: mažas RNR segmentas, kuris gali savarankiškai atsiskirti nuo didelės grandinės, prie kurios buvo prijungtas.

Kadangi du RNR fermentai buvo rasti gana greitai, mokslininkai spėliojo, kad iš tikrųjų jų gali būti daug daugiau. Dabar vis daugiau įrodymų patvirtino, kad gyvybė prasidėjo nuo RNR.

Thomas Check rado pirmąjį RNR fermentą.

RNR pasaulis

Walteris Gilbertas pirmasis suteikė pavadinimą šiai koncepcijai.

Kaip fizikas, staiga susidomėjęs molekuline biologija, Gilbertas vienas pirmųjų apgynė žmogaus genomo sekos nustatymo teoriją.

1986 m. straipsnyje „Nature“ Gilbertas užsiminė, kad gyvybė prasidėjo vadinamajame „RNR pasaulyje“.

Pirmąjį evoliucijos etapą, pasak Gilberto, sudarė „procesas, kurio metu RNR molekulės veikė kaip katalizatoriai, susiburdamos į nukleotidų sriubą“.

Kopijuodami ir įklijuodami įvairius RNR fragmentus į bendrą grandinę, RNR molekulės sukūrė daugiau naudingų grandinių, pagrįstų esamomis. Galų gale atėjo momentas, kai jie išmoko kurti baltymus ir baltymų fermentus, kurie pasirodė esą daug naudingesni nei RNR versijos, iš esmės išstumdami juos ir sukeldami gyvybę, kurią matome šiandien.

RNA World yra gana puikus būdas sukurti sudėtingus gyvus organizmus nuo nulio.

Šioje koncepcijoje nereikia pasikliauti tuo, kad vienu metu „pirminėje sriuboje“ susiformuoja dešimtys biologinių molekulių, užteks vienos molekulės, nuo kurios viskas ir prasidėjo.

Įrodymas

2000 m. „RNR pasaulio“ hipotezė gavo tvirtų įrodymų.

Thomas Steitzas 30 metų tyrinėjo molekulių struktūras gyvose ląstelėse. Dešimtajame dešimtmetyje jis pradėjo pagrindinį savo gyvenimo tyrimą – ribosomų struktūros tyrimą.

Kiekviena gyva ląstelė turi ribosomą. Ši didelė molekulė skaito instrukcijas iš RNR ir sujungia aminorūgštis, kad susidarytų baltymai. Ribosomos žmogaus ląstelėse yra beveik visose kūno dalyse.

Tuo metu jau buvo žinoma, kad ribosomoje yra RNR. Tačiau 2000 m. Steitzo komanda pristatė išsamų ribosomos struktūros modelį, kuriame RNR pasirodė kaip katalizinis ribosomos branduolys.

Šis atradimas buvo rimtas, ypač atsižvelgiant į tai, kaip sena ir iš esmės svarbi gyvybei ribosoma. Tai, kad toks svarbus mechanizmas buvo pagrįstas RNR, padarė „RNR pasaulio“ teoriją daug labiau tikėtiną mokslo sluoksniuose. Labiausiai džiaugėsi RNA World koncepcijos šalininkai, o Steitzas 2009 metais gavo Nobelio premiją.

Tačiau po to mokslininkai pradėjo abejoti.

„RNR pasaulio“ teorijos problemos

RNR pasaulio teorija iš pradžių turėjo dvi problemas.

Pirma, ar RNR iš tikrųjų galėtų atlikti visas gyvybiškai svarbias funkcijas? O ar galėjo susiformuoti ankstyvosios Žemės sąlygomis?

Praėjo 30 metų nuo to laiko, kai Gilbertas sukūrė „RNR pasaulio“ teoriją, ir vis dar neturime įtikinamų įrodymų, kad RNR tikrai gali viską, kas aprašyta teorijoje. Taip, tai nuostabu funkcinė molekulė, bet ar pakanka vienos RNR visoms jai priskirtoms funkcijoms?

Akį patraukė vienas neatitikimas. Jei gyvenimas prasidėjo nuo RNR molekulės, RNR gali sukurti savo kopijas arba kopijas.

Tačiau nė viena iš visų žinomų RNR neturi tokio gebėjimo. Norint sukurti tikslią RNR ar DNR fragmento kopiją, reikia daug fermentų ir kitų molekulių.

Todėl devintojo dešimtmečio pabaigoje grupė biologų pradėjo gana beviltiškus tyrimus. Jie nusprendė sukurti RNR, galinčią savarankiškai replikuotis.

Bandoma sukurti savaime besidauginančią RNR

Jackas Szostakas iš Harvardo medicinos mokykla buvo pirmasis iš šių tyrinėtojų. Nuo ankstyvos vaikystės jis taip aistringai domėjosi chemija, kad net savo rūsį pavertė laboratorija. Jis paniekinamai elgėsi su savo saugumu, dėl kurio kažkada įvyko sprogimas, prikalęs stiklinę lemputę prie lubų.

Devintojo dešimtmečio pradžioje Šostakas pademonstravo, kaip žmogaus genai apsisaugo nuo senėjimo proceso. Šis ankstyvas tyrimas vėliau paskatino jį gauti Nobelio premiją.

Tačiau netrukus jis susižavėjo Cheko atliktais RNR fermentų tyrimais. „Manau, kad tai neįtikėtinas darbas“, – sako Šostakas. „Iš principo labai tikėtina, kad RNR galėtų pasitarnauti kaip katalizatorius kuriant savo kopijas.

1988 metais Chekas atrado RNR fermentą, galintį suformuoti nedidelę 10 nukleotidų ilgio RNR molekulę.

Šostakas nusprendė eiti toliau ir laboratorijoje sukurti naujus RNR fermentus. Jo komanda sukūrė atsitiktinių sekų rinkinį ir kiekvieną iš jų išbandė, kad surastų bent vieną, turinčią katalizatoriaus funkciją. Tada sekos pasikeitė, o bandymas tęsėsi.

Po 10 bandymų Shostakui pavyko sukurti RNR fermentą, kuris, atlikdamas katalizatoriaus vaidmenį, pagreitino reakciją 7 milijonus kartų greičiau nei tai vyksta natūralioje aplinkoje.

Šostako komanda įrodė, kad RNR fermentai gali būti itin galingi. Tačiau jų fermentas negalėjo sukurti savo kopijų. Šostakui tai buvo aklavietė.

Fermentas R18

2001 m. kitą proveržį padarė buvęs Šostako studentas Davidas Barthelis iš Masačusetso technologijos instituto Kembridže.

Bartelis sukūrė RNR fermentą R18, galintį pridėti naujų nukleotidų į RNR grandinę, pagrįstą esamais.

Kitaip tariant, fermentas ne tik pridėjo atsitiktinių nukleotidų, bet ir tiksliai nukopijavo seką.

Savaime besidauginančios molekulės dar buvo toli, bet kryptis buvo teisinga.

R18 fermentą sudarė grandinė, apimanti 189 nukleotidus, ir ji galėjo pridėti dar 11, tai yra, 6% jo ilgio. Tyrėjai tikėjosi, kad atlikus dar kelis eksperimentus šie 6% gali būti paversti 100%.

Sėkmingiausias šioje srityje buvo Philipas Holligeris iš Kembridžo Molekulinės biologijos laboratorijos. 2011 m. jo komanda modifikavo R18 fermentą, sukurdama tC19Z fermentą, galintį nukopijuoti iki 95 nukleotidų seką. Tai buvo 48% jo ilgio - daugiau nei R18, bet akivaizdžiai ne būtini 100%.

Geraldas Joyce'as ir Tracey Lincoln iš Scripps tyrimų instituto La Jolla pristatė alternatyvų požiūrį į šią problemą. 2009 m. jie sukūrė RNR fermentą, kuris netiesiogiai sukuria savo repliką.

Jų fermentas sujungia dvi trumpas RNR dalis ir sukuria kitą fermentą. Tai, savo ruožtu, sujungia du kitus RNR fragmentus, kad atkurtų pradinį fermentą.

Atsižvelgiant į žaliavas, šis paprastas ciklas gali tęstis neribotą laiką. Tačiau fermentai tinkamai veikia tik tuo atveju, jei yra tinkamos Joyce'o ir Linkolno sukurtos RNR grandinės.

Daugeliui mokslininkų, kurie skeptiškai vertina „RNR pasaulio“ idėją, nepriklausomos RNR replikacijos trūkumas yra pagrindinė skepticizmo priežastis. RNR tiesiog negali būti viso gyvenimo kūrėja.

Nepridėkite optimizmo ir chemikų nesugebėjimo sukurti RNR nuo nulio. Ir nors RNR yra daug paprastesnė molekulė nei DNR, jos kūrimas pasirodė esąs neįtikėtinas iššūkis.

Pirmosios ląstelės greičiausiai padaugėjo dalijantis.

Problema yra cukrus

Viskas apie cukrų, esantį kiekviename nukleotide, ir nukleotido pagrindą. Galima juos sukurti atskirai, bet negalima jų susieti.

Dešimtojo dešimtmečio pradžioje ši problema jau buvo akivaizdi. Ji įtikino daugelį biologų, kad RNR pasaulio hipotezė, kad ir kokia patraukli ji atrodytų, vis tiek lieka tik hipoteze.

• Galbūt ankstyvojoje Žemėje iš pradžių egzistavo kita molekulė: paprastesnė už RNR ir galinti susikaupti iš „pirminės sriubos“, o vėliau pati pradėti daugintis.
• Galbūt ši molekulė buvo pirmoji, o po jos atsirado RNR, DNR ir kt.

Poliamido nukleorūgštis (PNA)

1991 m. Peteris Nielsenas iš Kopenhagos universiteto Danijoje, atrodo, rado tinkamą kandidatą pirminio replikatoriaus vaidmeniui.

Tiesą sakant, tai buvo žymiai patobulinta DNR versija. Nielsenas paliko nepakeistą bazę – standartinius A, T, C ir G, tačiau vietoj cukraus molekulių jis panaudojo molekules, vadinamas poliamidais.

Gautą molekulę jis pavadino poliamido nukleorūgštimi arba PNA. Tačiau laikui bėgant santrumpos dekodavimas dėl tam tikrų priežasčių virto „peptidine nukleorūgštimi“.

PNA gamtoje nebūna. Tačiau jo elgesys labai panašus į DNR. PNA grandinė netgi gali pakeisti grandinę DNR molekulėje, o bazės poruojasi kaip įprasta. Be to, PNA gali sudaryti dvigubą spiralę kaip DNR.

Stanley Milleris buvo suintriguotas. Giliai skeptiškai vertindamas „RNR pasaulio“ koncepciją, jis manė, kad PNA geriau tinka pirmosios genetinės medžiagos vaidmeniui.

2000 m. jis savo nuomonę pagrindė įrodymais. Tuo metu jam jau buvo 70 metų ir jis buvo patyręs kelis insultus, po kurių galėjo atsidurti slaugos namuose, tačiau pasiduoti neketino.

Milleris pakartojo savo anksčiau aprašytą klasikinį eksperimentą, šį kartą naudodamas metaną, azotą, amoniaką ir vandenį, ir galiausiai gavo PNA poliamidinį pagrindą.

Iš to išplaukė, kad ankstyvojoje Žemėje galėjo būti sąlygos atsirasti PNA, priešingai nei RNR.

PNA elgiasi kaip DNR.

Treozės nukleorūgštis (TNR)

Tuo tarpu kiti chemikai sukūrė savo nukleino rūgštis.

2000 m. Albertas Eschenmoseris sukūrė treozės nukleorūgštį (TNA).

Tiesą sakant, tai buvo ta pati DNR, bet su kitokiu cukrumi bazėje. TNC grandinės gali sudaryti dvigubą spiralę, o informacija iš RNR gali būti perduodama į TNC ir atvirkščiai.

Be to, TNA taip pat gali sudaryti sudėtingas formas, įskaitant baltymo formą. Tai užsiminė, kad TNA gali veikti kaip fermentas, kaip ir RNR.

Glikolio nukleorūgštis (GNA)

2005 m. Ericas Meggersas sukūrė glikolio nukleorūgštį, kuri taip pat gali sudaryti spiralę.

Kiekviena iš šių nukleino rūgščių turėjo savo šalininkus: dažniausiai pačius rūgščių kūrėjus.

Tačiau gamtoje tokių nukleino rūgščių nėra pėdsakų, todėl net jei darytume prielaidą, kad jas panaudojo pirmasis gyvenimas, kažkuriuo etapu ji turėjo jų atsisakyti RNR ir DNR naudai.

Skamba įtikinamai, bet neparemta įrodymais.

Idėja buvo gera, bet...

Taigi XXI amžiaus pirmojo dešimtmečio viduryje „RNR pasaulio“ koncepcijos šalininkai atsidūrė sunkioje padėtyje.

Viena vertus, RNR fermentai egzistavo gamtoje ir apėmė vieną iš svarbiausių biologinių mechanizmų fragmentų – ribosomą. Neblogai.

Tačiau, kita vertus, gamtoje nerasta savaime besidauginančios RNR ir niekas negalėjo tiksliai paaiškinti, kaip RNR susidarė „pirminėje sriuboje“. Pastarąsias būtų galima paaiškinti alternatyviomis nukleino rūgštimis, tačiau jos jau (arba niekada) neegzistavo gamtoje. Tai yra blogai.

Verdiktas visai RNA World koncepcijai buvo aiškus: koncepcija gera, bet neišsami.

Tuo tarpu nuo devintojo dešimtmečio vidurio pamažu vystėsi kita teorija. Jos šalininkai tvirtino, kad gyvybė neprasidėjo nuo RNR, DNR ar kokios nors kitos genetinės medžiagos. Anot jų, gyvybė atsirado kaip energijos panaudojimo mechanizmas.

Energija pirmiausia?

Taigi bėgant metams mokslininkai, sprendžiantys gyvybės kilmę, susiskirstė į 3 stovyklas.

Pirmosios atstovai buvo įsitikinę, kad gyvybė prasidėjo nuo RNR molekulės, tačiau jiems nepavyko išsiaiškinti, kaip RNR molekulėms ar į RNR panašioms molekulėms pavyko spontaniškai atsirasti ankstyvojoje Žemėje ir pradėti daugintis. Iš pradžių mokslininkai žavėjosi sėkme, tačiau galiausiai mokslininkai sustojo. Tačiau net ir įsibėgėjus šioms studijoms jau buvo įsitikinusių, kad gyvybė atsirado visai kitaip.

RNR pasaulio teorija remiasi paprasta idėja: svarbiausia organizmo funkcija yra gebėjimas daugintis. Dauguma biologų su tuo sutinka. Viskas, kas gyva, nuo bakterijų iki mėlynųjų banginių, stengiasi daugintis.

Tačiau daugelis šios problemos tyrinėtojų nesutinka, kad reprodukcinė funkcija yra pirmoje vietoje. Jie sako, kad organizmas turi tapti savarankiškas, kad galėtų pradėti daugintis. Jis turi sugebėti išlaikyti save gyvą. Juk negali turėti vaikų, jei mirsi pirmas.

Mes palaikome gyvybę maistu, o augalai sugeria energiją iš saulės spindulių.

Taip, vaikinas, kuris mielai valgo sultingą karbonadą, akivaizdžiai nepanašus į šimtametį ąžuolą, bet iš tikrųjų jie abu sugeria energiją.

Energijos įsisavinimas yra gyvybės pagrindas.

Metabolizmas

Kalbėdami apie gyvų būtybių energiją, mes susiduriame su medžiagų apykaita.

1. Pirmasis etapas yra energijos gavimas, pavyzdžiui, iš daug energijos turinčių medžiagų (pavyzdžiui, cukraus).
2. Antrasis – energijos naudojimas naudingoms kūno ląstelėms kurti.

Energijos panaudojimo procesas yra nepaprastai svarbus, ir daugelis tyrinėtojų mano, kad būtent jis tapo gyvybės pradžia.

Tačiau kaip galėtų atrodyti organizmai, turintys tik vieną medžiagų apykaitos funkciją?

Pirmąjį ir įtakingiausią pasiūlymą devintojo dešimtmečio pabaigoje pateikė Günteris Wachtershauseris. Pagal profesiją jis buvo patentų teisininkas, bet turėjo neblogų chemijos žinių.

Wachtershauseris teigė, kad pirmieji organizmai „stulbinamai skyrėsi nuo visko, ką mes žinome“. Jie nebuvo sudaryti iš ląstelių. Jie neturėjo fermentų, DNR ar RNR.

Aiškumo dėlei Wachtershauseris aprašė karšto vandens srautą, tekantį iš ugnikalnio. Vanduo buvo prisotintas vulkaninių dujų, tokių kaip amoniakas, ir jame buvo mineralų dalelių iš ugnikalnio centro.

Vietose, kur upelis tekėjo per uolas, prasidėjo cheminės reakcijos. Vandenyje esantys metalai prisidėjo prie didelių organinių junginių susidarymo iš paprastesnių.

medžiagų apykaitos ciklas

Lūžis buvo pirmojo metabolizmo ciklo sukūrimas.

Šio proceso metu viena cheminė medžiaga paverčiama keliomis kitomis ir taip toliau, kol galiausiai viskas susiveda į pirmosios medžiagos atkūrimą.

Proceso metu visa metabolizme dalyvaujanti sistema kaupia energiją, kurią galima panaudoti ciklui iš naujo paleisti arba pradėti kokį nors naują procesą.

Visa kita, kuo apdovanoti šiuolaikiniai organizmai (DNR, ląstelės, smegenys), atsirado vėliau, be to, šių cheminių ciklų pagrindu.

Metabolizmo ciklai nėra labai panašūs į gyvenimą. Todėl Wachtershauseris savo išradimus pavadino „pirmtakiais organizmais“ ir rašė, kad juos „vargu ar galima pavadinti gyvais“.

Tačiau Wachtershauserio aprašyti medžiagų apykaitos ciklai visada yra bet kurio gyvo organizmo centre.

Jūsų ląstelės iš tikrųjų yra mikroskopinės gamyklos, nuolat skaidančios vieną medžiagą į kitą.

Metaboliniai ciklai, nors ir mechaniniai, yra gyvybiškai svarbūs.

Paskutinius du XX amžiaus dešimtmečius Wachtershauseris skyrė savo teorijai ir ją išsamiai išnagrinėjo. Jis aprašė, kurie mineralai geriausiai tiktų ir kokie cheminiai ciklai galėtų vykti. Jo argumentai ėmė susilaukti šalininkų.

Eksperimentinis patvirtinimas

1977 m. Jacko Corlisso komanda iš Oregono universiteto nardė Ramiojo vandenyno rytinės dalies vandenyse į 2,5 kilometro (1,5 mylios) gylį. Mokslininkai tyrinėjo Galapagų karštąją šaltinį toje vietoje, kur iš dugno kilo kalnagūbriai akmenys. Buvo žinoma, kad diapazonai iš pradžių buvo vulkaniškai aktyvūs.

Corliss išsiaiškino, kad kalnagūbriai buvo praktiškai nusėti karštųjų versmių. Karštas ir chemikalais pripildytas vanduo pakilo iš po jūros dugno ir ištekėjo pro uolienų skyles.

Nuostabu, kad šiose „hidroterminėse angos“ buvo tankiai apgyvendintos keistų būtybių. Tai buvo didžiuliai kelių rūšių moliuskai, midijos ir anelidai.

Vanduo taip pat buvo pilnas bakterijų. Visi šie organizmai gyveno iš hidroterminių angų energijos.

Hidroterminių angų atradimas suteikė Corlissui puikią reputaciją. Tai taip pat privertė jį susimąstyti.

Hidroterminės angos vandenyne šiandien suteikia gyvybę organizmams. Galbūt jie tapo pagrindiniu jos šaltiniu?

hidroterminės angos

1981 m. Jackas Corlissas pasiūlė, kad tokios angos Žemėje egzistavo prieš 4 milijardus metų ir aplink jas atsirado gyvybė. Šiai idėjai plėtoti jis paskyrė visą savo karjerą.

Corliss pasiūlė, kad hidroterminės angos galėtų sukurti cheminių medžiagų mišinį. Anot jo, kiekviena anga buvo savotiškas „pirminės sriubos“ purkštuvas.

• Kai karštas vanduo teka per akmenis, šiluma ir slėgis privertė paprasčiausius organinius junginius paversti sudėtingesniais, tokiais kaip aminorūgštys, nukleotidai ir cukrus.
• Arčiau išėjimo į vandenyną, kur vanduo nebebuvo toks karštas, jie pradėjo formuotis grandinėmis, formuodami angliavandenius, baltymus ir nukleotidus kaip DNR.
• Tada jau pačiame vandenyne, kur vanduo gerokai atvėso, šios molekulės susibūrė į paprastas ląsteles.

Teorija skambėjo pagrįstai ir patraukė dėmesį.

Tačiau Stanley Milleris, kurio eksperimentas buvo aptartas anksčiau, nepritarė entuziazmui. 1988 metais jis rašė, kad ventiliacijos angos buvo per karštos, kad jose susiformuotų gyvybė.

Corlisso teorija buvo ta, kad ekstremalios temperatūros gali paskatinti tokių medžiagų kaip aminorūgščių susidarymą, tačiau Millerio eksperimentai parodė, kad jos taip pat gali jas sunaikinti.

Pagrindiniai junginiai, tokie kaip cukrus, gali trukti tik kelias sekundes.

Be to, šios paprastos molekulės vargu ar galėtų sudaryti grandines, nes aplinkinis vanduo jas beveik akimirksniu sulaužytų.

Šilta, dar šiltesnė...

Šiuo metu į diskusiją įsitraukė geologas Mike'as Russellas. Jis manė, kad ventiliacijos teorija puikiai atitinka Wachtershauserio prielaidas apie pirmtakus. Šios mintys paskatino jį sukurti vieną populiariausių teorijų apie gyvybės kilmę.

Raselo jaunystė prabėgo kurdamas aspiriną ​​ir tyrinėdamas vertingus mineralus. Ir per galimas išsiveržimas 60-ųjų ugnikalnį, jis sėkmingai koordinavo atsako planą, neturėdamas patirties. Tačiau jam buvo įdomu ištirti, kaip Žemės paviršius keitėsi skirtingais laikais. Galimybė pažvelgti į istoriją iš geologo perspektyvos ir suformavo jo teoriją apie gyvybės atsiradimą.

Devintajame dešimtmetyje jis rado fosilijų, rodančių, kad senovėje buvo hidroterminių angų, kur temperatūra neviršydavo 150 laipsnių Celsijaus. Jis teigė, kad šios vidutinės temperatūros galėjo leisti molekulėms išlikti daug ilgiau, nei manė Milleris.

Be to, šių mažiau karštų angų fosilijose yra kažkas įdomaus. Mineralas, vadinamas piritu, susidedantis iš geležies ir sieros, 1 milimetro ilgio vamzdelių pavidalu.

Savo laboratorijoje Russellas atrado, kad piritas taip pat gali sudaryti sferinius lašelius. Jis pasiūlė, kad pirmosios sudėtingos organinės molekulės susiformavo būtent pirito struktūrų viduje.

Maždaug tuo pačiu metu Wachtershauseris pradėjo skelbti savo teorijas, pagrįstas tuo, kad vandens srovė, kurioje gausu cheminių medžiagų, sąveikavo su kažkokiu mineralu. Jis netgi pasiūlė, kad šis mineralas galėtų būti piritas.

2+2=?

Russellas turėjo pridėti tik 2 ir 2.

Jis pasiūlė, kad Wachtershauser pirmtakai susiformavo šiltų hidroterminių angų gilumoje, kur galėjo susidaryti pirito struktūros. Jei Raselas neklydo, tai gyvybė atsirado jūros gelmėse, pirmiausia atsirado medžiagų apykaita.

Visa tai buvo išdėstyta Russello straipsnyje, paskelbtame 1993 m., praėjus 40 metų po klasikinio Millerio eksperimento.

Rezonanso spaudoje kilo daug mažiau, tačiau tai nesumenkina atradimo svarbos. Russellas sujungė dvi skirtingas idėjas (Wachtershauser medžiagų apykaitos ciklus ir Corliss hidrotermines angas) į vieną gana patrauklią koncepciją.

Ši koncepcija tapo dar įspūdingesnė, kai Russellas pasidalijo savo idėjomis, kaip pirmieji organizmai absorbavo energiją. Kitaip tariant, jis paaiškino, kaip galėjo veikti jų medžiagų apykaita. Jo idėja buvo paremta vieno iš užmirštų šiuolaikinio mokslo genijų darbais.

Mitchello „juokingi“ eksperimentai

60-aisiais biochemikas Peteris Mitchellas dėl ligos buvo priverstas palikti Edinburgo universitetą.

Kornvalyje esantį dvarą jis pavertė asmenine laboratorija. Atskirtas nuo mokslo bendruomenės, jis finansavo savo darbą pardavinėdamas savo naminių karvių pieną. Daugelis biochemikų, įskaitant Leslie Orgel, kurių RNR tyrimai buvo aptarti anksčiau, manė, kad Mitchello darbas buvo labai juokingas.

Praėjus beveik dviem dešimtmečiams, 1978 m. Mitchellas triumfavo gavęs Nobelio chemijos premiją. Jis niekada neišgarsėjo, tačiau jo idėjas galima atsekti bet kuriame biologijos vadovėlyje.

Mitchellas savo gyvenimą paskyrė tyrinėdamas, kaip organizmai naudoja energiją, kurią gauna iš maisto. Kitaip tariant, jam buvo įdomu, kaip mes išliksime gyvi nuo sekundės iki sekundės.

Britų biochemikas Peteris Mitchellas gavo Nobelio chemijos premiją už darbą, susijusį su ATP sintezės mechanizmu.

Kaip organizmas kaupia energiją

Mitchellas žinojo, kad visos ląstelės kaupia energiją konkrečioje molekulėje – adenozino trifosfate (ATP). Svarbu tai, kad prie adenozino yra prijungta trijų fosfatų grandinė. Norint prijungti trečiąjį fosfatą, kuris vėliau kaupiasi ATP, reikia daug energijos.

Kai ląstelei reikia energijos (pavyzdžiui, susitraukiant raumenims), ji iš ATP atskiria trečiąjį fosfatą. Tai paverčia ATP į adenozido difosfatą (ADP) ir išlaisvina sukauptą energiją.

Mitchellas norėjo suprasti, kaip ląstelėms pavyko sukurti ATP. Kaip jie sukoncentravo pakankamai energijos ADP, kad būtų prijungtas trečiasis fosfatas?

Mitchellas žinojo, kad fermentas, gaminantis ATP, yra ant membranos. Jis padarė išvadą, kad ląstelė per membraną pumpuoja įkrautas daleles, vadinamas protonais, todėl vienoje pusėje galima pamatyti daug protonų, o kitoje jų beveik nėra.

Tada protonai bando grįžti į membraną, kad išlaikytų pusiausvyrą iš abiejų pusių, tačiau jie gali patekti tik į fermentą. Slenkančių protonų srautas suteikia fermentui energijos, reikalingos ATP susidarymui.

Mitchellas pirmą kartą sugalvojo šią idėją 1961 m. Kitus 15 metų jis gynė savo teoriją nuo puolimo, nepaisydamas didžiulių įrodymų.

Šiandien žinoma, kad Mitchello aprašytas procesas būdingas kiekvienai planetos gyvai būtybei. Tai šiuo metu vyksta jūsų ląstelėse. Kaip ir DNR, ji yra pagrindinė mūsų žinomo gyvenimo dalis.

Gyvenimui reikėjo natūralaus protonų atskyrimo

Kurdamas savo gyvybės teoriją, Russellas atkreipė dėmesį į Mitchello parodytą protonų pasiskirstymą: daug protonų vienoje membranos pusėje ir tik keli kitoje.

Visoms ląstelėms reikia tokio protonų atskyrimo, kad galėtų kaupti energiją.

Šiuolaikinės ląstelės sukuria tokį dalijimąsi, išpumpuodamos protonus iš membranos, tačiau yra sudėtinga molekulinė mechanika, kuri negali įvykti per naktį.

Taigi Russellas padarė kitą logišką išvadą: gyvybė susiformavo ten, kur yra natūralus protonų atskyrimas.

Kažkur prie hidroterminių angų. Tačiau ventiliacijos anga turi būti konkretaus tipo.

Ankstyvoji Žemė turėjo rūgštines jūras, o rūgštus vanduo buvo tiesiog prisotintas protonų. Kad atskirtų protonus, vanduo prie hidroterminių angų turi būti neturtingas protonų: kitaip tariant, jis turi būti šarminis.

„Corliss“ hidroterminės angos neatitiko šios sąlygos. Jie buvo ne tik per karšti, bet ir per daug prisotinti rūgščių.

Tačiau 2000 m. Deborah Kelly iš Vašingtono universiteto atrado pirmąsias šarmines hidrotermines angas.

Daktarė Deborah Kelly.

Šarminės ir vėsios hidroterminės angos

Kelly su dideliais sunkumais sugebėjo tapti mokslininke. Jos tėvas mirė, kai ji mokėsi vidurinėje mokykloje, ir jai teko dirbti po paskaitų, kad susimokėtų už universitetinį išsilavinimą.

Tačiau jai pavyko, o vėliau susižavėjo idėja tyrinėti povandeninius ugnikalnius ir karštas hidrotermines angas. Aistra ugnikalnių ir povandeninių karštų angų tyrinėjimui ją atvedė į širdį Atlanto vandenynas. Būtent čia gelmėse buvo iš vandenyno dugno iškilusi didinga kalnų grandinė.

Ant šios keteros Kelly atrado hidroterminių angų tinklą, kurį pavadino „Dingusiu miestu“. Jie nebuvo panašūs į tuos, kuriuos Korlisas rado.

Iš jų tekėjo 40-75 laipsnių Celsijaus temperatūros vanduo su nedideliu šarmo kiekiu. Karbonatiniai mineralai iš tokio vandens suformavo stačias baltas kolonas, panašias į dūmų stulpus ir kylančias iš dugno kaip vargonų vamzdžiai. Nepaisant baisios ir „vaiduokliškos“ išvaizdos, šiuose stulpuose iš tikrųjų gyveno šilto vandens mikrobų kolonijos.

Šios šarminės angos puikiai atitinka Russell teoriją. Jis buvo tikras, kad gyvenimas prasidėjo angos, panašios į Prarastame mieste.

Bet buvo viena problema. Kaip geologas, Russellas nepakankamai žinojo apie biologines ląsteles, kad jo teorija būtų kuo įtikinamesnė.

Išsamiausia gyvybės atsiradimo Žemėje teorija

Norėdamas įveikti savo ribotų žinių problemas, Russellas susivienijo su amerikiečių biologu Williamu Martinu. Prieštaringai vertinamas Martinas didžiąją savo karjeros dalį praleido Vokietijoje.

2003 m. jie pristatė patobulintą ankstyvosios Russell koncepcijos versiją. Ir, ko gero, šią teoriją apie gyvybės atsiradimą Žemėje galima pavadinti išsamiausia iš visų egzistuojančių.

Kelly dėka jie žinojo, kad šarminių angų uolos yra porėtos: jose buvo mažos skylutės, užpildytos vandeniu. Mokslininkai teigia, kad šios skylės atliko „ląstelių“ vaidmenį. Kiekviename iš jų buvo svarbių medžiagų, pavyzdžiui, mineralų, tokių kaip piritas. Įtraukite natūralų protonų dalijimąsi iš ventiliacijos angų ir turėsite puikią vietą metabolizmui pradėti.

Kai tik gyvybė pradėjo naudoti cheminę vandens iš ventiliacijos angų energiją, Raselas ir Martinas pasiūlė, ji pradėjo kurti tokias molekules kaip RNR. Galų gale ji sukūrė savo membraną, tapdama tikra ląstele, ir paliko porėtą uolą, patraukdama į atvirus vandenis.

Šiandien tai yra viena iš pagrindinių hipotezių apie gyvybės kilmę.

Naujausi atradimai

Ši teorija sulaukė didelio palaikymo 2016 m. liepos mėn., kai Martinas paskelbė tyrimus, kuriuose buvo atkurtos kai kurios „paskutinio visuotinio bendro protėvio“ (LCU) ypatybės. Tai sąlyginis prieš milijardus metų egzistavusio organizmo pavadinimas, dėl kurio atsirado visa šiuolaikinio gyvenimo įvairovė.

Galbūt neberasime šio organizmo fosilijų, tačiau pagal visus turimus duomenis galime spėti, kaip jis atrodė ir kokiomis savybėmis pasižymėjo tiriant šiuolaikinius mikroorganizmus.

Martinas būtent taip ir padarė. Jis ištyrė 1930 šiuolaikinių mikroorganizmų DNR ir nustatė 355 genus, esančius beveik kiekviename iš jų.

Galima daryti prielaidą, kad šie 355 genai buvo perduodami iš kartos į kartą, nes visi šie 1930 mikrobų turėjo bendrus protėvius – tikriausiai iš to laiko, kai dar egzistavo PUOP.

Tarp šių genų buvo tie, kurie buvo atsakingi už protonų padalijimą, bet nebuvo atsakingi už šio padalijimo sukūrimą – kaip ir Russello ir Martino teorijoje.

Be to, atrodė, kad PUOP gali prisitaikyti prie tokių medžiagų kaip metanas, o tai reiškė, kad yra vulkaniškai aktyvios medžiagos. aplinką aplinkui. Tai yra, hidroterminė anga.

Ne taip paprasta

Tačiau „RNA World“ idėjos šalininkai rado dvi „Russell-Martin“ koncepcijos problemas. Vieną vis dar galima būtų pataisyti, bet kitas gali reikšti visos teorijos žlugimą.

Pirmoji problema – eksperimentinių įrodymų, kad Russello ir Martino aprašyti procesai iš tikrųjų vyko, trūkumas.

Taip, mokslininkai sukūrė teoriją žingsnis po žingsnio, tačiau nė vienas iš žingsnių dar nebuvo atkurtas laboratorijoje.

„Pirminės išvaizdos idėjos šalininkai replikacija reguliariai teikti testų rezultatus“, – sako gyvybės kilmės ekspertas Armenas Mulkidzhanianas. „Pirminės išvaizdos idėjos šalininkai medžiagų apykaitą jie to nedaro“.

Tačiau tai netrukus gali pasikeisti dėl Martino kolegos Nicko Lane'o iš Londono universiteto koledžo. Lane'as sukūrė „gyvybės kilmės reaktorių“, kuris imituotų sąlygas šarminės ventiliacijos angoje. Jis tikisi atkurti medžiagų apykaitos ciklus ir galbūt net RNR. Tačiau dar anksti apie tai kalbėti.

Antra problema yra ta, kad ventiliacijos angos yra giliai po vandeniu. Kaip 1988 m. pabrėžė Milleris, ilgos grandinės molekulės, tokios kaip RNR ir baltymai, negali susidaryti vandenyje be fermentų, kad jie nesuirtų.

Daugeliui tyrinėtojų šis argumentas tapo lemiamu.

„Turėdami chemijos išsilavinimą, negalėsite patikėti giliavandenių angų teorija, nes išmanote chemiją ir suprantate, kad visos šios molekulės nesuderinamos su vandeniu“, – sako Mulkidzhanian.

Nepaisant to, Russellas ir jo šalininkai neskuba išsižadėti savo idėjų.

Tačiau per pastarąjį dešimtmetį išryškėjo trečias požiūris, lydimas daugybės itin kurioziškų eksperimentų.

Skirtingai nuo „RNR pasaulio“ teorijų ir hidroterminių angų, šis metodas, jei pasisekdavo, žadėjo neįsivaizduojamą dalyką – gyvos ląstelės sukūrimą nuo nulio.

Kaip sukurti ląstelę?

XXI amžiaus pradžioje buvo dvi pagrindinės gyvybės kilmės sampratos.

1. Rėmėjai "RNR pasaulis" teigė, kad gyvenimas prasidėjo nuo savaime besidauginančios molekulės.
2. Tos pačios teorijos šalininkai apie " pirminis metabolizmas" sukūrė išsamų supratimą, kaip gyvybė galėjo atsirasti giliavandenėse hidroterminėse angose.

Tačiau išryškėjo trečioji teorija.

Kiekviena gyva būtybė Žemėje susideda iš ląstelių. Kiekviena ląstelė iš esmės yra minkštas rutulys su standžia sienele arba „membrana“.

Ląstelės užduotis yra sutalpinti viską, kas reikalinga svarbius elementus viduje. Jei plyš išorinė siena, tada vidinės pusės išsilies, ir ląstelė iš tikrųjų mirs – kaip išskrosęs žmogus.

Išorinė ląstelės sienelė yra tokia svarbi, kad kai kurie mokslininkai mano, kad ji turėjo atsirasti pirmiausia. Jie įsitikinę, kad „pirminės genetikos“ ir „pirminės metabolizmo“ teorijos yra iš esmės klaidingos.

Jų alternatyva, „pirminis skirstymas“, pirmiausia remiasi Pier Luigi Luisi iš Romos Roma Tre universiteto darbu.

Protocelio teorija

Luisi argumentai paprasti ir įtikinami. Kaip įsivaizduoji medžiagų apykaitos ar savaime besidauginančios RNR procesą, kai reikia daug medžiagų vienoje vietoje, jei dar nėra talpyklos, kurioje molekulės būtų saugios?

Iš to išplaukia tokia išvada: egzistuoja tik viena gyvybės kilmės versija.

Kažkokiu būdu tarp ankstyvosios Žemės karščio ir audrų tam tikros žaliavos suformavo primityvias ląsteles arba „protoelementus“.

Norint įrodyti šią teoriją, būtina atlikti eksperimentus laboratorijoje – pabandyti sukurti paprastą gyva ląstelė.

Louisi idėjų šaknys siekia anksčiau aptartus sovietų mokslininko Aleksandro Oparino darbus. Oparinas pabrėžė, kad kai kurios medžiagos sudaro burbulus, vadinamus koacervuoja, kurios centre gali laikyti kitas medžiagas.

Louisi pasiūlė, kad šie koacervatai buvo pirmieji protoląsteliai.

Koacervatai galėjo būti pirmieji protoląsteliai.

lipidų pasaulis

Bet kokia riebi ar riebi medžiaga ant vandens sudaro burbuliukus arba plėvelę. Ši medžiagų grupė vadinama lipidais, o teorija, kad jos sukėlė gyvybę, vadinama „lipidų pasauliu“.

Tačiau vien burbulo susidarymo neužtenka. Jie turi būti stabilūs, gebėti dalytis, kad susidarytų „dukteriniai“ burbulai, ir bent kiek kontroliuoti medžiagų srautą į juos ir iš jų – visa tai be baltymų, atsakingų už šias funkcijas šiuolaikinėse ląstelėse.

Taigi, reikėjo sukurti protoelementus iš tinkamų medžiagų. Būtent tai Louisi darė kelis dešimtmečius, bet nepateikė nieko įtikinamo.

Protocelis su RNR

Tada 1994 m. Louisi pateikė drąsų pasiūlymą. Jo nuomone, pirmuosiuose protoląstelėse turėjo būti RNR. Be to, ši RNR turėjo sugebėti daugintis protoląstelėje.

Ši prielaida reiškė gryno „pirminio skirstymo į skyrius“ atmetimą, tačiau Luisi turėjo rimtų priežasčių tai daryti.

Ląstelė su išorine sienele, bet viduje nėra genų, neturėjo daugelio funkcijų. Ji turėjo sugebėti dalytis į dukterines ląsteles, tačiau informacijos apie save ji negalėjo perduoti savo palikuonims. Ląstelė galėtų pradėti vystytis ir tapti sudėtingesnė tik tuo atveju, jei būtų bent keli genai.

Ši teorija netrukus sulaukė tvirto pritarimo Jackui Szostakui, kurio darbas dėl RNR pasaulio hipotezės buvo aptartas anksčiau. Daugelį metų šie mokslininkai buvo skirtingose ​​mokslo bendruomenės pusėse - Luisi palaikė „pirminės suskaidymo“ idėją, o Shostakas - „pirminę genetiką“.

„Konferencijose apie gyvybės kilmę mes visada įsiveldavome į ilgas diskusijas apie tai, kas buvo svarbiau ir kas buvo pirmiau“, – prisimena Šostakas. „Galų gale supratome, kad ląstelėms reikia abiejų. Priėjome prie išvados, kad be suskirstymo ir genetinės sistemos nebūtų galėjusi susiformuoti pirmoji gyvybė.

2001 m. Shostakas ir Louisi suvienijo jėgas ir tęsė savo tyrimus. Straipsnyje žurnale „Nature“ jie teigė, kad norint sukurti gyvą ląstelę nuo nulio, būtina į paprastą riebalų lašą patalpinti savaime besidauginančią RNR.

Idėja buvo drąsi, ir netrukus Šostakas visiškai atsidėjo jos įgyvendinimui. Teisingai nuspręsdamas, kad „neįmanoma sukurti teorijos be praktinių įrodymų“, jis nusprendė pradėti eksperimentus su protoląstelėmis.

Pūslelės

Po dvejų metų Shostakas ir du kolegos paskelbė apie didelį mokslinį proveržį.

Eksperimentai buvo atlikti su pūslelėmis: sferiniais lašais su dviem riebalų rūgščių sluoksniais išorėje ir skysta šerdimi viduje.

Siekdami pagreitinti pūslelių susidarymą, mokslininkai pridėjo molio mineralo, vadinamo montmorilonitu, dalelių. Tai 100 kartų pagreitino pūslelių susidarymą. Molio paviršius tarnavo kaip katalizatorius, iš esmės atliekantis fermento užduotį.

Be to, pūslelės gali absorbuoti ir montmorilonito daleles, ir RNR grandines iš molio paviršiaus.

Paprasčiausiai pridėjus molio, protoląstelėse buvo ir genai, ir katalizatorius.

Sprendimas pridėti montmorilonito nebuvo be priežasties. Dešimtmečius trukę tyrimai parodė, kad montmorilonitas ir kiti molio mineralai buvo labai svarbūs gyvybės atsiradimui.

Montmorilonitas yra įprastas molis. Dabar jis plačiai naudojamas kasdieniame gyvenime, pavyzdžiui, kaip kačių kraiko užpildas. Jis susidaro skaidant vulkaninius pelenus, veikiant oro sąlygos. Kadangi ankstyvojoje Žemėje buvo daug ugnikalnių, logiška manyti, kad montmorilonito buvo gausu.

Dar 1986 metais chemikas Jamesas Ferrisas įrodė, kad montmorilonitas yra katalizatorius, skatinantis organinių molekulių susidarymą. Vėliau jis taip pat atrado, kad šis mineralas pagreitina mažų RNR susidarymą.

Tai paskatino Ferrisą patikėti, kad beprasmiškas molis kadaise buvo gyvybės gimtinė. Šostakas pasinaudojo šia idėja ir panaudojo montmorilonitą, kad sukurtų protoląsteles.

Pūslelių susidarymas dalyvaujant moliui įvyko šimtus kartų greičiau.

Protocelių kūrimas ir dalijimasis

Po metų Szostako komanda atrado, kad jų protoląstelės auga savaime.

Kai į protoląstelę buvo įtrauktos naujos RNR molekulės, išorinė sienelė nukrito dėl didėjančio slėgio. Atrodė, lyg protocelė prisikimštų skrandį ir tuoj sprogs.

Norėdami kompensuoti slėgį, protocelės atrinko daugiausiai riebalų rūgščių ir įmontavo jas į sieną, kad jos galėtų saugiai toliau išsipūsti iki didelių dydžių.

Tačiau svarbu tai, kad riebalų rūgštys buvo paimtos iš kitų protoląstelių, turinčių mažiau RNR, todėl jos susitraukė. Tai reiškė, kad protoląstelės varžėsi, o laimėjo tie, kuriuose buvo daugiau RNR.

Tai lėmė įspūdingas išvadas. Jei protoląstelės galėtų augti, ar jos galėtų dalytis? Ar Šostakas sugebės priversti protoląsteles daugintis savarankiškai?

Pirmieji Šostako eksperimentai parodė vieną iš protoląstelių dalijimo būdų. Kai protoląstelės buvo išstumtos per mažas skylutes, jos susitraukė į kanalėlių formą, kurios vėliau suskyla į „dukterines“ protoląsteles.

Šis buvo šaunus, nes procese nedalyvavo jokie koriniai mechanizmai, tik įprastas mechaninis slėgis.

Tačiau buvo ir trūkumų, nes eksperimento metu protocellai prarado dalį savo turinio. Taip pat paaiškėjo, kad pirmosios ląstelės galėjo dalytis tik veikiamos išorinių jėgų, kurios jas išstumtų pro siauras skylutes.

Yra daug būdų priversti pūsleles dalytis, pavyzdžiui, įpilti galingą vandens srovę. Tačiau reikėjo rasti būdą, kaip protoląstelės dalytųsi neprarasdamos savo turinio.

Lemputės principas

2009 m. Šostakas ir jo mokinys Tin Zhu rado sprendimą. Jie sukūrė šiek tiek sudėtingesnius protoelementus su keliomis sienelėmis, šiek tiek panašius į svogūno sluoksnius. Nepaisant akivaizdaus sudėtingumo, sukurti tokius protocellus buvo gana paprasta.

Kai Zhu juos maitino riebalų rūgštimis, protoląstelės augo ir pakeitė formą, pailgėjo ir įgavo siūlinę formą. Kai protoląstelė tapo pakankamai didelė, jam suskaidyti į mažus dukterinius protoląstelius prireikė tik nedidelės jėgos.

Kiekvienoje dukterinėje protoląstelėje buvo RNR iš pirminio protoceliulio ir praktiškai nė viena RNR nebuvo prarasta. Be to, protoląstelės galėtų tęsti šį ciklą ir toliau – dukteriniai protoląsteliai augo ir dalijasi patys.

Tolesnių eksperimentų metu Zhu ir Shostakas rado būdą priversti protoląsteles dalytis. Panašu, kad viena problemos dalis buvo išspręsta.

Savaime besidauginančios RNR poreikis

Tačiau protoelementai vis tiek tinkamai neveikė. Louisi protoląsteles laikė savaime besidauginančių RNR nešėjais, tačiau iki šiol RNR buvo tiesiog viduje ir nieko nedarė.

Norėdamas įrodyti, kad protoląstelės iš tiesų buvo pirmoji gyvybė Žemėje, Shostakas turėjo priversti RNR pasidaryti savo kopijas.

Užduotis nebuvo lengva, nes dešimtmečius trukę mokslininkų eksperimentai, apie kuriuos rašėme anksčiau, nepadėjo sukurti savaime besidauginančios RNR.

Pats Šostakas susidūrė su ta pačia problema pradėdamas kurti RNR pasaulio teoriją. Nuo to laiko niekas to neišsprendė.

Aštuntąjį ir devintąjį dešimtmečius Orgelis tyrinėjo RNR grandžių kopijavimo principą.

Jo esmė paprasta. Jums reikia paimti vieną RNR grandinę ir įdėti į indą su nukleotidais. Tada naudokite šiuos nukleotidus, kad sukurtumėte antrą RNR grandinę, kuri papildys pirmąją.

Pavyzdžiui, „CGC“ modelio RNR grandinė sudarys papildomą „GCG“ modelio grandinę. Kita kopija atkurs originalią „CGC“ grandinę.

Orgel pastebėjo, kad tam tikromis sąlygomis RNR grandinės taip kopijuojamos be fermentų pagalbos. Gali būti, kad pirmoji gyvybė taip nukopijavo savo genus.

Iki 1987 m. Orgel galėjo sukurti papildomas 14 nukleotidų RNR grandinėse, kurios taip pat buvo 14 nukleotidų ilgio.

Trūksta elemento

Adamala ir Szostakas nustatė, kad reakcijai reikalingas magnis. Tai buvo problematiška, nes magnis sunaikino protoląsteles. Tačiau išeitis buvo: naudoti citratą, kuris yra beveik identiškas citrinų rūgščiai, esančiai citrinose ir apelsinuose, ir kurio yra bet kurioje gyvoje ląstelėje.

Straipsnyje, paskelbtame 2013 m., Adamala ir Szostak aprašė tyrimą, kurio metu citratas buvo pridėtas prie protoląstelių, sutampančių su magniu ir apsaugodamas protoląsteles, netrukdydamas grandinės kopijavimui.

Kitaip tariant, jie pasiekė tai, apie ką Louisi kalbėjo 1994 m. „Mes suaktyvinome RNR savaiminį replikaciją riebalų rūgščių pūslelėse“, - sako Szostakas.

Vos per dešimt metų trukusių tyrimų Shostako komanda pasiekė neįtikėtinų rezultatų.

• Mokslininkai sukūrė protoląsteles, kurios išlaiko savo genus ir sugeria naudingas molekules iš aplinkos.
• Protocelės gali augti ir dalytis ir netgi konkuruoti tarpusavyje.
• Juose yra RNR, kurios replikuojasi.
• Visais atžvilgiais laboratorijoje sukurti protoląstelės nepaprastai primena gyvenimą.

Jie taip pat buvo atsparūs. 2008 m. Szostako komanda išsiaiškino, kad protoląstelės gali išgyventi iki 100 laipsnių Celsijaus temperatūroje, kurioje miršta dauguma šiuolaikinių ląstelių. Tai tik sustiprino įsitikinimą, kad protoląstelės yra panašios į pirmąją gyvybę, kuri turėjo kažkaip išgyventi nuolatinio meteorų lietaus sąlygomis.

„Shostako sėkmė įspūdinga“, – sako Armenas Mulkidzhanyanas.

Tačiau iš pirmo žvilgsnio Šostako požiūris labai skiriasi nuo kitų gyvybės kilmės tyrimų, kurie vyksta pastaruosius 40 metų. Užuot sutelkęs dėmesį į „pirminį savęs atkūrimą“ arba „pirminį suskaidymą“, jis rado būdą sujungti šias teorijas.

Dėl šios priežasties buvo sukurtas naujas vieningas požiūris į gyvybės Žemėje kilmės klausimo tyrimą.

Šis požiūris reiškia, kad pirmasis gyvenimas neturėjo savybių, kurios atsirado anksčiau nei kiti. „Pirminio charakteristikų rinkinio“ idėja jau turi daug praktinių įrodymų ir gali hipotetiškai išspręsti visas esamų teorijų problemas.

didysis susivienijimas

Ieškodami atsakymo į gyvybės kilmės klausimą, XX amžiaus mokslininkai buvo suskirstyti į 3 stovyklas. Kiekvienas laikėsi savo hipotezių ir gerai kalbėjo apie kitų dviejų darbą. Šis metodas tikrai buvo veiksmingas, tačiau kiekviena stovykla galiausiai susidūrė su sunkiai įveikiamomis problemomis. Todėl mūsų dienomis keli mokslininkai nusprendė išbandyti vieningą požiūrį į šią problemą.

Suvienijimo idėja kilo iš neseniai atlikto atradimo, kuris įrodo tradicinę „RNR pasaulio pirminio savęs dauginimosi“ teoriją, tačiau tik iš pirmo žvilgsnio.

2009 metais „RNR pasaulio“ teorijos šalininkai susidūrė su dideliu iššūkiu. Jie negalėjo sukurti nukleotidų, RNR statybinių blokų, taip, kaip būtų galėję patys susikurti ankstyvosiomis Žemės sąlygomis.

Kaip matėme anksčiau, tai paskatino daugelį tyrinėtojų manyti, kad pirmoji gyvybė visiškai nebuvo pagrįsta RNR.

Johnas Sutherlandas apie tai galvojo nuo devintojo dešimtmečio. „Būtų puiku, jei kas nors parodytų, kaip RNR surenkama pati“, – sako jis.

Sutherlando laimei, jis dirbo Kembridžo molekulinės biologijos laboratorijoje (LMB). Dauguma tyrimų institutai nuolat persekiojo savo darbuotojus, laukdamas naujų atradimų, tačiau LMB leido darbuotojams rimtai padirbėti su šia problema. Taigi Sutherlandas galėjo ramiai pagalvoti, kodėl buvo taip sunku sukurti RNR nukleotidus, ir per kelerius metus jis sukūrė alternatyvų metodą.

Dėl to Sutherlandas priėjo prie visiškai naujo požiūrio į gyvybės kilmę, kurią sudarė tai, kad visi pagrindiniai gyvybės komponentai galėjo susiformuoti tuo pačiu metu.

Kuklus Kembridžo molekulinės biologijos laboratorijos pastatas.

Laimingas molekulių ir aplinkybių sutapimas

„Keli pagrindiniai RNR chemijos aspektai neveikė iš karto“, – aiškina Sutherlandas. Kiekvienas RNR nukleotidas sudarytas iš cukraus, bazės ir fosfato. Tačiau praktiškai nebuvo įmanoma priversti cukraus ir bazės sąveikauti. Molekulės tiesiog nebuvo tinkamos formos.

Taigi Sutherlandas pradėjo eksperimentuoti su kitomis medžiagomis. Dėl to jo komanda sukūrė 5 paprastas molekules, susidedančias iš skirtingo tipo cukraus ir cianamido, kuris, kaip rodo pavadinimas, yra susijęs su cianidu. Šios medžiagos buvo praleistos per daugybę cheminių reakcijų, dėl kurių galiausiai buvo sukurti du iš keturių nukleotidų.

Be jokios abejonės, tai buvo sėkmė, kuri akimirksniu pakėlė Sutherlando reputaciją.

Daugeliui stebėtojų atrodė, kad tai dar vienas įrodymas, patvirtinantis „RNR pasaulio“ teoriją. Tačiau pats Sutherlandas tai matė kitaip.

„Klasikinė“ „RNR pasaulio“ hipotezė buvo sutelkta į tai, kad pirmuosiuose organizmuose RNR buvo atsakinga už visas gyvybės funkcijas. Tačiau Sutherlandas šį teiginį vadina „beviltiškai optimistišku“. Jis mano, kad RNR juose dalyvavo, bet nebuvo vienintelis gyvybingumui svarbus komponentas.

Sutherlandą įkvėpė naujausias Jacko Szostako darbas, kuris sujungė „pirminę savęs replikacijos“ „RNR pasaulio“ koncepciją su Pier Luigi Luisi „pirminio skirstymo į skyrius“ idėjomis.

Kaip sukurti gyvą ląstelę nuo nulio

Sutherlando dėmesį patraukė keista nukleotidų sintezės detalė, kuri iš pradžių atrodė atsitiktinė.

Paskutinis Sutherlando eksperimentų žingsnis visada buvo fosfatų pridėjimas prie nukleotido. Tačiau vėliau jis suprato, kad reikia pridėti Nuo pat pradžių nes fosfatas pagreitina reakcijas ankstyvosiose stadijose.

Atrodė, kad pradinis fosfato pridėjimas tik padidino reakcijos atsitiktinumą, tačiau Sutherlandas sugebėjo suprasti, kad šis atsitiktinumas yra naudingas.

Tai privertė jį pagalvoti mišiniai turėtų būti atsitiktiniai. Ankstyvojoje Žemėje greičiausiai vienoje baloje plūduriavo daug cheminių medžiagų. Žinoma, mišiniai neturėtų priminti pelkių vandenų, nes reikia rasti optimalų atsitiktinumo lygį.

1950 m. sukurti Stanley Millerio mišiniai, kurie buvo paminėti anksčiau, buvo daug chaotiškesni nei Sutherlando mišinys. Juose buvo biologinių molekulių, tačiau, kaip sako Sutherlandas, „jų buvo nedaug, o kartu su jais buvo daug daugiau nebiologinių junginių“.

Sutherlandas manė, kad Millerio eksperimento sąlygos nebuvo pakankamai švarios. Mišinys buvo pernelyg chaotiškas, todėl jame tiesiog dingo reikalingos medžiagos.

Taigi Sutherlandas nusprendė pasiimti „Goldilocks chemiją“: ne tiek perkrautą įvairiomis medžiagomis, kad taptų nenaudinga, bet ir ne taip paprasta, kad būtų apribota savo galimybėmis.

Reikėjo sukurti sudėtingą mišinį, kuriame visi gyvybės komponentai galėtų formuotis vienu metu ir tada susijungti.

Pirmapradis tvenkinys ir gyvybės susiformavimas per kelias minutes

Paprasčiau tariant, įsivaizduokite, kad prieš 4 milijardus metų Žemėje buvo nedidelis tvenkinys. Daug metų jame formavosi reikalingos medžiagos, kol mišinys įgavo cheminė sudėtis, kurio reikia norint pradėti procesą. Ir tada susiformavo pirmoji ląstelė, galbūt vos per kelias minutes.

Tai gali skambėti fantastiškai, kaip viduramžių alchemikų teiginiai. Tačiau Sutherlandas pradėjo turėti įrodymų.

Nuo 2009 metų jis demonstruoja, kad tos pačios medžiagos, iš kurių susidarė pirmieji du jo RNR nukleotidai, gali būti panaudotos kuriant kitas molekules, svarbias bet kuriam gyvam organizmui.

Kitas akivaizdus žingsnis buvo sukurti kitus RNR nukleotidus. Sutherlandas su tuo dar nesusitvarkė, tačiau 2010 m. jis pademonstravo tam artimas molekules, kurios potencialiai gali virsti nukleotidais.

O 2013 metais jis surinko aminorūgščių pirmtakus. Šį kartą jis pridėjo vario cianido, kad sukurtų reikiamą reakciją.

Daugelyje eksperimentų buvo cianido pagrindu pagamintų medžiagų, o 2015 m. Sutherlandas jas vėl panaudojo. Jis parodė, kad naudojant tą patį medžiagų rinkinį galima sukurti lipidų pirmtakus – molekules, kurios sudaro ląstelių sieneles. Reakcija vyko veikiant ultravioletiniams spinduliams, joje dalyvavo siera ir varis, kurie padėjo pagreitinti procesą.

„Visi statybiniai blokai [susidarė] iš bendros cheminių reakcijų šerdies“, – aiškina Szostakas.

Jei Sutherlandas teisus, tai mūsų požiūris į gyvybės kilmę buvo iš esmės klaidingas pastaruosius 40 metų.

Nuo to momento, kai mokslininkai pamatė, kokia sudėtinga yra ląstelės konstrukcija, visi susitelkė į mintį, kad pirmosios ląstelės buvo surinktos kartu. palaipsniui, elementas po elemento.

Nuo tada, kai Leslie Orgel sugalvojo, kad RNR yra pirmoji, mokslininkai „bandė paimti vieną elementą, o paskui priversti jį sukurti likusį“, sako Sutherlandas. Jis pats mano, kad kurti reikia viskas vienu metu.

Chaosas yra būtina gyvenimo sąlyga

„Mes ginčijome idėją, kad ląstelė yra per sudėtinga, kad ji atsirastų vienu metu“, - sako Sutherlandas. "Kaip matote, vienu metu galite kurti visų sistemų blokus."

Šostakas netgi įtaria, kad dauguma bandymų sukurti gyvybės molekules ir surinkti jas į gyvas ląsteles žlugo dėl tos pačios priežasties – pernelyg sterilių eksperimentinių sąlygų.

Mokslininkai paėmė reikiamas medžiagas ir visiškai pamiršo tas, kurios taip pat galėjo egzistuoti ankstyvojoje Žemėje. Tačiau Sutherlando darbas rodo, kad į mišinį įtraukus naujų medžiagų, susidaro sudėtingesni junginiai.

Pats Šostakas su tuo susidūrė 2005 m., kai bandė į savo protoląsteles įvesti RNR fermentą. Fermentui reikėjo magnio, kuris sunaikino protoląstelių membraną.

Sprendimas buvo elegantiškas. Užuot kurę pūsleles tik iš vienos riebalų rūgšties, sukurkite jas iš dviejų rūgščių mišinio. Susidariusios pūslelės galėtų susidoroti su magniu, o tai reiškia, kad jos galėtų būti RNR fermentų „nešėjai“.

Be to, Szostakas sako, kad pirmieji genai tikriausiai buvo atsitiktiniai.

Šiuolaikiniai organizmai naudoja gryną DNR, kad perduotų genus, tačiau tikėtina, kad iš pradžių grynos DNR nebuvo. Jo vietoje galėtų būti RNR nukleotidų ir DNR nukleotidų mišinys.

2012 m. Szostakas parodė, kad toks mišinys gali susijungti į „mozaikines“ molekules, kurios atrodo ir elgiasi kaip gryna RNR. Ir tai įrodo, kad mišrių RNR ir DNR molekulių teorija turi teisę egzistuoti.

Šie eksperimentai kalbėjo apie tai – nesvarbu, ar pirmieji organizmai galėjo turėti gryną RNR, ar gryną DNR.

„Iš tikrųjų grįžau prie idėjos, kad pirmasis polimeras buvo panašus į RNR, bet atrodė šiek tiek chaotiškiau“, – sako Szostakas.

RNR alternatyvos

Gali būti, kad be jau esamų TNC ir PNA, kurie buvo aptarti anksčiau, dabar gali būti daugiau alternatyvų RNR. Nežinome, ar jie egzistavo ankstyvojoje Žemėje, bet net jei egzistavo, pirmieji organizmai galėjo juos naudoti kartu su RNR.

Tai jau buvo ne „RNR pasaulis“, o „tik kažko – nėra“ pasaulis.

Iš viso to galima padaryti tokią pamoką – pirmosios gyvos ląstelės savaiminis susikūrimas nebuvo toks sunkus, kaip mums atrodė anksčiau. Taip, ląstelės yra sudėtingos mašinos. Tačiau, kaip paaiškėjo, jie veiks, nors ir ne tobulai, net jei jie yra „atsitiktinai apakinti“ iš improvizuotų medžiagų.

Pasirodžius tokiai grubiai ląstelės sandaros atžvilgiu, atrodytų, kad ankstyvojoje Žemėje jie turėjo mažai galimybių išgyventi. Kita vertus, jie neturėjo konkurencijos, jiems negresia jokie plėšrūnai, todėl daugeliu atžvilgių gyvenimas pirmapradėje Žemėje buvo lengvesnis nei dabar.

Bet yra vienas „bet“

Tačiau yra viena problema, kurios nei Sutherlandas, nei Shostakas negalėjo išspręsti, ir ji yra gana rimta.

Pirmasis organizmas turėjo turėti tam tikrą metabolizmo formą. Nuo pat pradžių gyvenimas turėjo turėti galimybę gauti energijos, kitaip ši gyvybė būtų žuvusi.

Šiuo metu Sutherlandas sutiko su Mike'o Russello, Billo Martino ir kitų „pirminės metabolizmo“ šalininkų idėjomis.

„RNR pasaulio“ ir „pirminės metabolizmo“ teorijų šalininkai veltui ginčijosi. Abi pusės turėjo gerų argumentų“, – aiškina Sutherlandas.

„Metabolizmas kažkaip kažkur prasidėjo“, – rašo Šostakas. „Bet tai tapo šaltiniu cheminė energija yra didelis klausimas“.

Net jei Martinas ir Russellas klysta, kad gyvenimas prasidėjo giliavandenėse angose, daugelis jų teorijos dalių yra arti tiesos. Pirmasis yra svarbus metalų vaidmuo gyvybės atsiradime.

Daugelio gamtoje esančių fermentų branduolyje yra metalo atomas. Paprastai tai yra „aktyvioji“ fermento dalis, o likusi molekulės dalis yra atraminė struktūra.

Pirmajame gyvenime sudėtingų fermentų negalėjo būti, todėl greičiausiai kaip katalizatorius naudojo „plukus“ metalus.

Katalizatoriai ir fermentai

Güntheris Wachtenshauseris taip pat kalbėjo apie tą patį, teigdamas, kad gyvybė susiformavo ant geležies pirito. Russellas taip pat pabrėžia, kad vandenyje, esančiame hidroterminėse angose, gausu metalų, kurie gali būti katalizatoriai, o Martino tyrimai dėl paskutinio visuotinio bendro šiuolaikinių bakterijų protėvio rodo, kad jame yra daug geležies pagrindu pagamintų fermentų.

Visa tai rodo, kad daugelis Sutherlando cheminių reakcijų sėkmingai vyko tik vario (ir sieros, kaip pabrėžė Wachtershauseris) sąskaita, o Shostako protoląstelių RNR reikia magnio.

Gali pasirodyti, kad hidroterminės angos taip pat svarbios gyvybės kūrimui.

„Jei pažvelgsite į šiuolaikinę medžiagų apykaitą, pamatysite elementus, kurie kalba patys už save, pavyzdžiui, geležies ir sieros sankaupas“, - aiškina Shostakas. „Tai atitinka idėją, kad gyvybė atsirado angoje arba šalia jos, kur vanduo yra prisotintas geležies ir sieros.

Tai pasakius, reikia pridėti tik vieną dalyką. Jei Sutherlandas ir Šostakas eina teisingu keliu, tada vienas ventiliacijos teorijos aspektas tikrai yra klaidinantis: gyvenimas negalėjo prasidėti jūros gelmėse.

„Atidarėme mes cheminiai procesai labai priklauso nuo ultravioletinės spinduliuotės “, - sako Sutherlandas.

Vienintelis tokios spinduliuotės šaltinis yra Saulė, todėl reakcijos turi vykti tiesiai po jos spinduliais. Tai išbraukia versiją su giliavandenėmis angomis.

Šostakas sutinka, kad jūros gelmių negalima laikyti gyvybės lopšiu. „Blogiausia yra tai, kad jie yra izoliuoti nuo sąveikos su atmosfera, kuri yra daug energijos turinčių žaliavų, tokių kaip cianidas, šaltinis.

Tačiau visos šios problemos nepaverčia hidroterminių angų teorijos nenaudinga. Galbūt šios angos buvo sekliame vandenyje, kur jie galėjo patekti į saulės šviesą ir cianidą.

Gyvybė atsirado ne vandenyne, o sausumoje

Armenas Mulkidzhanyanas pasiūlė alternatyvą. O jei gyvybė atsirado vandenyje, bet ne vandenyne, o sausumoje? Būtent – ​​vulkaniniame tvenkinyje.

Mulkidzhanian atkreipė dėmesį į cheminę ląstelių sudėtį: visų pirma, kokias medžiagas jos priima ir kurias atmeta. Paaiškėjo, kad bet kurio organizmo ląstelėse yra daug fosfato, kalio ir kitų metalų, išskyrus natrį.

Šiuolaikinės ląstelės palaiko metalų pusiausvyrą išpumpuodamos juos iš aplinkos, tačiau pirmosios ląstelės neturėjo tokios galimybės – dar nebuvo sukurtas siurbimo mechanizmas. Todėl Mulkidzhanian pasiūlė, kad pirmosios ląstelės atsirado ten, kur buvo apytikslis medžiagų, sudarančių šiandienines ląsteles, rinkinys.

Tai iš karto išbraukia vandenyną iš galimų gyvybės lopšių sąrašo. Gyvos ląstelės turi daug daugiau kalio ir fosfato bei daug mažiau natrio, nei yra vandenyne.

Pagal šią teoriją labiau tinka geoterminiai šaltiniai šalia ugnikalnių. Šiuose tvenkiniuose yra toks pat metalų mišinys kaip ir narveliuose.

Šostakas šiltai palaiko idėją. „Man atrodo, kad ideali vieta visoms sąlygoms būtų negilus ežeras ar tvenkinys geotermiškai aktyvioje vietovėje“, – patvirtina jis. „Mums reikia hidroterminių angų, bet ne gilaus vandens, o panašių į tas, kurios yra vulkaniškai aktyviose srityse, tokiose kaip Jeloustounas.

Tokioje vietoje gali vykti Satherlando cheminės reakcijos. Šaltiniai turi reikiamą medžiagų rinkinį, vandens lygis svyruoja taip, kad kai kurios vietos karts nuo karto išdžiūsta, netrūksta ir saulės ultravioletinių spindulių.

Be to, Šostakas sako, kad tokie tvenkiniai puikiai tinka jo protoląstelėms.

„Protoląstelės paprastai palaiko žemą temperatūrą, kuri yra tinkama RNR kopijavimui ir kitiems paprasto metabolizmo tipams“, - sako Szostakas. „Tačiau retkarčiais jie trumpam įkaista, o tai padeda atskirti RNR grandines ir paruošia jas tolesniam savęs replikacijai. Šalto ar karšto vandens srautai taip pat gali padėti dalytis protoląstelėms.

Geoterminės versmės šalia ugnikalnių gali tapti gyvybės gimtine.

Meteoritai gali padėti gyvybei

Remdamasis visais esamais argumentais, Sutherlandas siūlo ir trečią variantą – vietą, kur nukrito meteoritas.

Per pirmuosius 500 milijonų gyvavimo metų Žemę reguliariai patirdavo meteorų lietus – jie krinta iki šiol, tačiau daug rečiau. Padoraus dydžio meteorito smūgio vieta galėtų sudaryti tokias pačias sąlygas kaip ir tvenkiniai, apie kuriuos kalbėjo Mulkidzhanian.

Pirma, meteoritai dažniausiai gaminami iš metalo. Ir tose vietose, kur jie patenka, dažnai yra daug metalų, tokių kaip geležis ir siera. Ir, svarbiausia, tose vietose, kur nukrenta meteoritas, perspaudžiama žemės pluta, o tai lemia geoterminį aktyvumą ir karšto vandens atsiradimą.

Sutherlandas aprašo mažas upes ir upelius, tekančius naujai susiformavusių kraterių šonais, kurie iš uolienų traukia cianido pagrindu pagamintas medžiagas, visa tai veikiant ultravioletiniams spinduliams. Kiekviena upelė turi šiek tiek skirtingą medžiagų mišinį, todėl galiausiai įvyksta skirtingos reakcijos ir susidaro įvairios organinės medžiagos.

Galų gale upeliai sujungiami į vulkaninį tvenkinį kraterio apačioje. Galbūt būtent tokiame tvenkinyje vienu metu buvo surinktos visos reikalingos medžiagos, iš kurių susiformavo pirmieji protoląsteliai.

„Tai labai specifinė įvykių eiga“, – sutinka Sutherlandas. Tačiau jis linksta į tai, remdamasis nustatytomis cheminėmis reakcijomis: „Tai yra vienintelė įvykių eiga, kurioje gali vykti visos mano eksperimentuose parodytos reakcijos“.

Šostakas vis dar nėra tuo visiškai tikras, tačiau sutinka, kad Sutherlando idėjos nusipelno didelio dėmesio: „Man atrodo, kad šie įvykiai gali vykti meteorito kritimo vietoje. Bet man taip pat patinka vulkaninių sistemų idėja. Yra svarių argumentų abiejų versijų naudai.

Kada sulauksime atsakymo į klausimą: kaip atsirado gyvybė?

Panašu, kad diskusijos greitai nenutrūks, o mokslininkai prie bendros nuomonės nepris iš karto. Sprendimas bus priimtas remiantis eksperimentais su cheminėmis reakcijomis ir protoląstelėmis. Jei paaiškėja, kad viename iš variantų trūksta pagrindinės medžiagos arba naudojama medžiaga, naikinanti protoląsteles, tai pripažįstama kaip neteisinga.

Tai reiškia, kad pirmą kartą istorijoje esame ties išsamiausio paaiškinimo, kaip prasidėjo gyvenimas, slenksčio.

„Tikslai nebeatrodo neįmanomi“, – optimistiškai sako Sutherlandas.

Kol kas Šostako ir Sutherlando požiūris „viskas iš karto“ yra tik apytikslis eskizas. Tačiau kiekvienas šio požiūrio argumentas buvo įrodytas dešimtmečius trukusiais eksperimentais.

Ši koncepcija pagrįsta visais anksčiau egzistavusiais metodais. Tai sujungia visus sėkmingus pokyčius ir tuo pačiu metu išsprendžia individualias kiekvieno požiūrio problemas.

Pavyzdžiui, jis nepaneigia Russello teorijos apie hidrotermines angas, o naudoja sėkmingiausius jos elementus.

Kas atsitiko prieš 4 milijardus metų

Mes tiksliai nežinome, kas atsitiko prieš 4 milijardus metų.

„Net jei sukursite reaktorių, iš kurio iššoks E. coli... jūs negalite sakyti, kad tai yra to paties pirmojo gyvenimo atkūrimas“, - sako Martinas.

Geriausia, ką galime padaryti, tai įsivaizduoti įvykių eigą, pagrįsti savo viziją įrodymais: chemijos eksperimentais, visomis žiniomis apie ankstyvąją Žemę ir viskuo, ką biologija sako apie ankstyvąsias gyvybės formas.

Galų gale, po šimtmečius trukusių įtemptų pastangų, pamatysime, kaip pradeda ryškėti istorija apie tikrąją įvykių eigą.

Tai reiškia, kad artėjame prie didžiausio žmonijos istorijos padalijimo: skirstymo į tuos, kurie žino gyvybės atsiradimo istoriją, ir tuos, kurie iki šios akimirkos neišgyveno, todėl niekada ir negalės jos pažinti.

Visi tie, kurie nesulaukė Darvino knygos „Apie rūšių kilmę“ išleidimo 1859 m., mirė neturėdami nė menkiausio supratimo apie žmogaus kilmę, nes nieko nežinojo apie evoliuciją. Tačiau šiandien visi, išskyrus kelias izoliuotas bendruomenes, gali sužinoti tiesą apie mūsų santykius su kitais gyvūnų pasaulio atstovais.

Lygiai taip pat visi, kurie gimė Jurijui Gagarinui patekus į Žemės orbitą, tapo visuomenės, galinčios keliauti į kitus pasaulius, nariais. Ir nors ne kiekvienas planetos gyventojas yra keliavęs už planetos ribų, kelionės į kosmosą jau tapo šiuolaikine realybe.

nauja realybė

Šie faktai nepastebimai keičia mūsų pasaulio suvokimą. Jie daro mus išmintingesnius. Evoliucija moko mus vertinti bet kokią gyvą būtybę, nes visi galime būti laikomi giminaičiais, nors ir tolimais. Kosminės kelionės moko pažvelgti į savo gimtąją planetą iš šalies, kad suprastume, kokia ji unikali ir trapi.

Kai kurie dabar gyvenantys žmonės netrukus bus pirmieji istorijoje, galėsiantys papasakoti apie savo kilmę. Jie sužinos apie savo bendrą protėvį ir kur jis gyveno.

Šios žinios mus pakeis. Grynai moksliniu požiūriu tai suteiks mums supratimą apie gyvybės atsiradimo visatoje galimybes ir kur jos ieškoti. Tai taip pat atskleis mums gyvenimo esmę.

Bet galime tik spėlioti, kokia išmintis atsiras prieš mus tą akimirką, kai bus atskleista gyvybės kilmės paslaptis. Su kiekvienu mėnesiu ir metais artėjame prie sprendimo didžioji paslaptis gyvybės kilmė mūsų planetoje. Skaitant šias eilutes dabar daromi nauji atradimai.

Taip pat skaitykite:

Pasidalinkite šiuo straipsniu

Visuotinai priimta teorija teigia, kad visa visata buvo suspausta iki protono dydžio, tačiau po galingo sprogimo ji išsiplėtė iki begalybės. Šis įvykis įvyko maždaug prieš 10 milijardų metų ir dėl to susidariusi visata prisipildė kosminių dulkių, iš kurių pradėjo formuotis žvaigždės ir aplink jas esančios planetos. Žemė, pagal kosmoso standartus, yra labai jauna planeta, ji susiformavo maždaug prieš penkis milijardus metų, bet kaip joje atsirado gyvybė? Mokslininkai vis dar negali rasti aiškaus atsakymo į šį klausimą.

Pagal Darvino teoriją, gyvybė Žemėje atsirado vos susidarius tinkamoms sąlygoms, tai yra atsiradus atmosferai, temperatūrai, kuri užtikrino gyvybės procesų ir vandens tėkmę. Mokslininko teigimu, pirmieji paprasčiausi vienaląsčiai organizmai atsirado būtent Saulės įtakoje vandenyje. Vėliau iš jų išsivystė rudieji dumbliai ir kitos augalų rūšys. Taigi, jei laikysitės šios taisyklės, visos planetos daugialąstės rūšys išsivystė iš augalų. Atsakymo į patį svarbiausią klausimą: „Kaip gyvybė gali atsirasti iš nieko, net veikiama Saulės?“ – dar negautas. Pakanka atlikti paprastą eksperimentą - į stiklainį supilkite šulinio vandenį, tada sandariai uždarykite ir padėkite į saulės šviesą. Bet kokiu atveju skystis išliks toks pat, koks buvo, gali būti mikroskopinių jo sudėties pokyčių, tačiau mikroorganizmų ten neatsiras. Jei tą patį eksperimentą atliksime su atidaryti stiklainį, tuomet jau po kelių dienų bus galima pastebėti, kaip sienos pradeda dengti vienaląsčių dumblių sluoksniu.

Remdamiesi tuo, galime teigti, kad gyvybės atsiradimui ir net paprasčiausioms jos formoms būtinas išorinis įsikišimas. Žinoma, versija apie nepriklausomą rūšių kilmę labai vilioja, nes įrodo tariamą žmonijos nepriklausomybę, kuri nėra skolinga nei Dievui, nei ateiviams iš kitų planetų.

Pastaruoju metu atsiranda vis daugiau kosminės kilmės šalininkų – tiek žmogaus, tiek visos biosferos. Kaip bebūtų keista, tačiau tyrinėtojai savo tyrimuose derina ne tik kreipimąsi į jau rastus ar randamus artefaktus, bet ir į Bibliją. Jeigu interpretuosime tai, kas ten parašyta, įprasta kalba, tai analogijas galime nubrėžti ne su stebuklais, o su gana paaiškinamais fiziniais reiškiniais. Remiantis šia medžiaga, egzistuoja tam tikras aukštesnis protas, apgyvendinęs planetą gyvomis būtybėmis, taip pat žmonių rasę. Knygoje rašoma, kad Dievas sukūrė žmogų pagal savo paveikslą ir panašumą, tai yra, gali būti, kad mes esame kopija, bet kokiu atveju išoriškai kartojame savo kūrėją.

Žmogus yra biorobotas – tai yra dirbtinai sukurtas organizmas, turintis intelektą, turintis įmontuotą galimybę tobulėti. Gali būti, kad žmonių apsigyvenimo planetoje momentas kaip tik aprašytas epizode, kai Adomas ir Ieva buvo išvaryti iš Edeno sodo į Žemę, kur jiems teko savarankiškai prisitaikyti prie atšiaurių gyvenimo sąlygų. Gali būti, kad Edeno sodas reiškia vietą, kur kūrėjo pagaminti biorobotai buvo išbandyti šiltnamio sąlygomis ir, patikrinus jų veikimą, paleisti į atšiaurią realybę.

Žinoma, lieka klausimas: „O kaip šiuo atveju su gyvūnų rūšių įvairove? Juk kūrėjas negalėjo sukurti rūšių, porūšių ir kategorijų, iki vienaląsčių būtybių? Spėjama, kad evoliucija čia vis dar vyko, bet labiau paspartėjusi ir vykstanti kūrėjų kontroliuojama. Neįmanoma neneigti fakto, kad kiekvienoje gyvūnų rūšyje vis dar yra prieš evoliucijos laiptus einančios rūšies požymių. Paukščiai labai panašūs į roplius, ypač pailgos formos snapu ir letenų oda. Roplių kontūrai savo ruožtu labai primena žuvis, tačiau daugelis žinduolių iš karto sugėrė kelių ankstesnių rūšių požymius. Žvelgdami į katę nesunkiai atspėsite tiek roplių, tiek varliagyvių požymius. Meilė šiltai vietai, greičiausiai katėms perduota genuose, ir nepaisant to, kad jos yra šiltakraujos, jos visada mieliau gyvena ten, kur yra šilumos šaltinis. Tas pats ženklas būdingas šaltakraujams gyvūnams, kurie patys nesugeba pasigaminti šilumos. Atidžiai tyrinėjant katės akį matosi, kad ji labai panaši į krokodilo akis, o galvos forma su nedideliais pokyčiais primena gyvatės. Kartais susidaro įspūdis, kad kažkas dirbo kuriant vaizdus, ​​kaip, pavyzdžiui, automobilių gamintojo dizaineriai, remdamiesi ankstesnio automobilio važiuokle ir pridedant keletą pakeitimų.

Jei taip yra, nenuostabu, kad kai kurios gyvūnų rūšys tiesiog glumina, siejamos su situacija, kai komplekte trūksta dalių ir naudojama tai, kas yra. Ypač daug tokių gyvūnų pavyzdžių yra Australijoje. Be kengūros, kuri priklauso graužikams, bet turi galingą raumenų ir kaulų sistemą kaip arklys, yra ir kitų įdomių rūšių, pavyzdžiui, plekšnių. Šis gyvūnas priklauso žinduoliams, tačiau veisiasi kaip paukščiai – deda kiaušinius, kaulinis snapas panašus į žąsies. Jo kūno sandara labai panaši į bebro, o gimę jaunikliai pienu minta ne per motinos spenelius, o laižydami iš pilvo paviršiaus kyšantį skystį. Ar patys kūrėjai atliko tokį kruopštų darbą, ar tik nustatė pagrindinę vystymosi kryptį, o atskirų porūšių formavimasis jau vyko savarankiškai - šiandien šis klausimas lieka atviras.

Evoliucijos variantus galima svarstyti iš skirtingų pusių, tačiau dauguma tyrinėtojų vis tiek sutinka, kad pati evoliucija, jei ji įvyko, yra tik pasekmė, tačiau priežastis dar turi būti išaiškinta. Ne mažiau populiari nuomonė, kad gyvybės atsiradimo Žemėje priežastis buvo meteorito kritimas, ant kurio buvo sušalę paprasčiausi vienaląsčiai organizmai. Kadangi iki to laiko planetoje jau buvo nusistovėjęs šiltas klimatas, o senovės pasaulio vandenynas užėmė didžiąją dalį paviršiaus, buvo sudarytos visos sąlygos tolesniam gyvybės vystymuisi. Taip pat yra versija, kad meteoritą iš tikrųjų atsiuntė protingos būtybės būtent tam, kad apgyvendintų planetą, kuriai taip pat nėra atimta teisė egzistuoti.

Vietoj meteorito gali būti tiesiog optinis informacijos spindulys, pavyzdžiui, siųstas iš kitos visatos ar net iš kitos dimensijos. Iš tiesų, kodėl tokios labai išsivysčiusios būtybės siųstų kažką materialaus per milijardus šviesmečių? Turėdami savo išsivystymo lygį, jie jau seniai galėjo atrasti teleportacijos galimybes ir laisvai veikti erdvėje ir laike, atsirasdami būtent ten, kur reikia. Spindulio pagalba perduodama informacija čia, žemėje, materializavosi tuose pačiuose organizmuose ir taip prasidėjo evoliucijos procesas.

Žinoma, gyvybę galėjo išprovokuoti ne tik atsitiktinai nuskridęs meteoritas, versija, kad Marsas gali tapti donoru, taip pat randa daug šalininkų. Šios planetos paslapties vis dar neįmanoma įminti. Mokslininkų rankose yra tik raudono paviršiaus, išretinto gilių įdubimų, vaizdai, paslaptingas veidas, greičiausiai reljefo bruožas, ir nedideli dirvožemio pavyzdžiai. Transporto priemonių projektavimui ir paleidimui buvo išleista milijardai dolerių, tačiau dauguma šių bandymų rezultatų nedavė. Atrodo, kad kai kurios jėgos šioje planetoje atkakliai atsisako užmegzti ryšį su žemiečiais.

Manoma, kad kadaise Marsas buvo apgyvendintas ir turtingas gamtos turtai, kaip ir Žemė, tačiau vėliau jos magnetinis laukas susilpnėjo. Tai lėmė, kad didžioji dalis atmosferos ir drėgmės pateko į kosmosą, todėl planetos kūnas liko be apsaugos nuo atšiaurių ultravioletinių spindulių. Gali būti, kad Marso gyventojai turėjo reikiamų žinių ir sugebėjo kai kurias gyvūnų rūšis perkelti į kaimyninę planetą, persikelti patys arba atsiųsti kapsulę su mikroorganizmais.

Pirminio gyvybės šaltinio paieškos tęsis labai ilgai, nes su kiekvienu nauju atradimu moksle ir ypač genetikoje galima tik šiek tiek pakelti paslapties šydą apie žmonijos kilmę, o tai savo ruožtu veda į naujų hipotezių atsiradimas. Vis dėlto, kad ir koks būtų atsakymas į šį klausimą, vargu ar bus lemta sužinoti, kol žmogus neišmoks jaustis atsakingas už savo unikalią planetą, kurioje jam pasisekė gyventi.

Nerasta jokių susijusių nuorodų



Labai smagu žinoti, kad Žemės planeta pasirodė pati tinkamiausia įvairioms gyvybės formoms. Čia yra idealios temperatūros sąlygos, pakankamai oro, deguonies ir saugios šviesos. Sunku patikėti, kad to niekada nebuvo. Arba beveik nieko, išskyrus neapibrėžtos formos išsilydžiusią kosminę masę, plūduriuojančią be gravitacijos. Bet pirmiausia pirmiausia.

Sprogimas pasauliniu mastu

Ankstyvosios visatos atsiradimo teorijos

Mokslininkai iškėlė įvairias hipotezes, paaiškinančias Žemės gimimą. XVIII amžiuje prancūzai teigė, kad priežastis buvo kosminė katastrofa, kilusi dėl Saulės susidūrimo su kometu. Britai tvirtino, kad pro žvaigždę praskridęs asteroidas nupjovė jos dalį, iš kurios vėliau pasirodė daugybė dangaus kūnų.

Vokiečių protas pajudėjo. Saulės sistemos planetų formavimosi prototipu jie laikė neįtikėtino dydžio šaltą dulkių debesį. Vėliau buvo nuspręsta, kad dulkės buvo įkaitusios. Aišku viena: Žemės formavimasis yra neatsiejamai susijęs su visų planetų ir žvaigždžių, sudarančių Saulės sistemą, formavimusi.

Susijusios medžiagos:

Kas yra juodoji skylė ir kodėl ji traukia?

Šiandien astronomai ir fizikai vieningai laikosi nuomonės, kad visata susiformavo po Didžiojo sprogimo. Prieš milijardus metų milžiniškas ugnies kamuolys kosmose sprogo į gabalus. Tai sukėlė milžinišką materijos išmetimą, kurios dalelės turėjo milžinišką energiją. Būtent pastarųjų galia neleido elementams sukurti atomų, privertė juos atstumti vienas kitą. Prie to prisidėjo ir aukšta temperatūra (apie milijardą laipsnių). Tačiau po milijono metų erdvė atvėso iki maždaug 4000º. Nuo to momento prasidėjo lengvųjų dujinių medžiagų (vandenilio ir helio) atomų pritraukimas ir formavimasis.

Laikui bėgant jie susitelkė į spiečius, vadinamus ūkais. Tai buvo būsimų dangaus kūnų prototipai. Palaipsniui viduje esančios dalelės sukasi vis greičiau ir greičiau, kaupdamos temperatūrą ir energiją, todėl ūkas susitraukdavo. Pasiekus kritinį tašką, tam tikru momentu prasidėjo termobranduolinė reakcija, prisidėjusi prie branduolio susidarymo. Taip gimė ryški saulė.

Susijusios medžiagos:

Dauguma didžiosios planetos Visata

Žemės atsiradimas – iš dujų į kietą

Jaunas šviesulys turėjo galingas gravitacijos jėgas. Jų įtaka sukėlė kitų planetų formavimąsi skirtingais atstumais nuo kosminių dulkių ir dujų sankaupų, įskaitant Žemę. Jei palygintume skirtingų dangaus kūnų sudėtį saulės sistema, tampa aišku, kad jie nėra vienodi.